DeepChrome: deep-learning for predicting gene expression from histone modifications

组蛋白 表观遗传学 计算生物学 计算机科学 判别式 卷积神经网络 深度学习 人工智能 基因表达调控 机器学习 特征(语言学) 生物 基因 遗传学 语言学 哲学
作者
Ritambhara Singh,Jack Lanchantin,Gabriel Robins,Yanjun Qi
出处
期刊:Bioinformatics [Oxford University Press]
卷期号:32 (17): i639-i648 被引量:271
标识
DOI:10.1093/bioinformatics/btw427
摘要

Histone modifications are among the most important factors that control gene regulation. Computational methods that predict gene expression from histone modification signals are highly desirable for understanding their combinatorial effects in gene regulation. This knowledge can help in developing 'epigenetic drugs' for diseases like cancer. Previous studies for quantifying the relationship between histone modifications and gene expression levels either failed to capture combinatorial effects or relied on multiple methods that separate predictions and combinatorial analysis. This paper develops a unified discriminative framework using a deep convolutional neural network to classify gene expression using histone modification data as input. Our system, called DeepChrome, allows automatic extraction of complex interactions among important features. To simultaneously visualize the combinatorial interactions among histone modifications, we propose a novel optimization-based technique that generates feature pattern maps from the learnt deep model. This provides an intuitive description of underlying epigenetic mechanisms that regulate genes.We show that DeepChrome outperforms state-of-the-art models like Support Vector Machines and Random Forests for gene expression classification task on 56 different cell-types from REMC database. The output of our visualization technique not only validates the previous observations but also allows novel insights about combinatorial interactions among histone modification marks, some of which have recently been observed by experimental studies.Codes and results are available at www.deepchrome.orgyanjun@virginia.eduSupplementary data are available at Bioinformatics online.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
氢氢完成签到,获得积分10
刚刚
CipherSage的应助被海绵宝宝采纳,获得10
1秒前
2秒前
Chatgpt完成签到,获得积分10
2秒前
lilili完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
4秒前
CPU完成签到 ,获得积分10
5秒前
QJT发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
专注白昼发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
似水流年完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
NNi给NNi的求助进行了留言
8秒前
xing_xing的应助被kaka22采纳,获得20
9秒前
9秒前
9秒前
隐形曼青的应助被四季平安采纳,获得10
10秒前
11秒前
yy发布了新的文献求助10
11秒前
Ava的应助被乎乎采纳,获得50
11秒前
huakeguanli发布了新的文献求助10
12秒前
传奇3的应助被胡海龙采纳,获得10
12秒前
12秒前
13秒前
13秒前
ffff完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
思源的应助被现实的毛衣采纳,获得10
14秒前
吃猫的鱼发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
FFFF发布了新的文献求助10
15秒前
wxy发布了新的文献求助10
16秒前
eve完成签到 ,获得积分10
16秒前
清秀豆芽发布了新的文献求助10
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
自動車の空力技術 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Geschichtliche Grundbegriffe (GGB), Band 5: Pro–Soz 300
Die Religion in Geschichte und Gegenwart (RGG), 4. Auflage, Band 7: R–S 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7789956
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9327483
关于积分的说明 20418646
捐赠科研通 7379469
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3322938
关于科研通互助平台的介绍 2470892
邀请新用户注册赠送积分活动 2339796