MGCL-CAP: Masked Graph Contrastive Learning with Gated Cross-Attention for Chemical Allergenicity Prediction

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作者
Jiahui Guan,Qianhui Jiang,Peilin Xie,Xuxin He,Dan Yu,Hexian Zhang,Lantian Yao,Junwen Wang,Jiahui Guan,Qianhui Jiang,Peilin Xie,Xuxin He,Dan Yu,Hexian Zhang,Lantian Yao,Junwen Wang
出处
期刊:Journal of Chemical Information and Modeling [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acs.jcim.5c02222
摘要

Chemical allergens are prevalent in both consumer and industrial products, often triggering hypersensitivity reactions with significant public health and regulatory implications. Traditional experimental screening is time-consuming and labor-intensive, hindering the pace of allergen discovery and risk assessment. Existing computational approaches often rely on handcrafted molecular fingerprints and shallow classifiers, which struggle to adequately capture molecular topology or cross-modal dependencies, limiting generalization and interpretability. To address these challenges, we propose MGCL-CAP, a deep learning framework for chemical allergenicity prediction that leverages masked graph contrastive learning and gated cross-attention fusion. MGCL-CAP performs random subgraph masking within a shared graph isomorphism network encoder to learn structure-invariant graph embeddings, enhancing resilience to missing or noisy substructures. These embeddings are then integrated with one-dimensional molecular fingerprints via multihead gated cross-attention to align modalities and emphasize salient chemical cues. Experimental results show that MGCL-CAP outperforms state-of-the-art allergenicity predictors and remains stable across a range of hyperparameters. Interpretability analyses highlight substructures suggestive of sensitization-related mechanisms, providing valuable mechanistic insights for future chemical safety assessments. Overall, MGCL-CAP offers a reliable tool for the computational assessment of chemical allergenicity, enabling efficient candidate prioritization and supporting safer formulation design while reducing experimental burdens.
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