PlantLncBoost: новый инструмент для точного поиска длинных некодирующих РНК у растений

Международная исследовательская группа под руководством Цзянь-Фэна Мао разработала вычислительный инструмент PlantLncBoost для идентификации длинных некодирующих РНК (lncRNAs) в растениях. Эти РНК играют ключевую роль в регуляции генов, развитии растений и реакции на стресс (засуха, жара), но их сложно обнаружить из-за высокой вариабельности последовательностей между видами. Результаты опубликованы в журнале New Phytologist.

Использование машинного обучения и математических параметров

Для решения проблемы команда применила машинное обучение. Проанализировав более 1600 характеристик lncRNAs, исследователи выделили три ключевых признака, позволяющих отличить их от кодирующих белок РНК.

Инновационность PlantLncBoost заключается в использовании математических параметров, в частности подходов на основе преобразования Фурье, для выявления внутренних свойств последовательностей, выходящих за рамки традиционных биологических признаков. Это позволило обнаружить паттерны в РНК, которые сохраняются у разных видов растений.

«Путем систематической оценки множества алгоритмов машинного обучения и строгой оптимизации параметров мы создали инструмент, который обеспечивает как высокую точность, так и сильные обобщающие способности», — поясняет Цзянь-Фэн Мао, доцент Университета Умео.

Высокая точность и новые возможности для исследований

Инструмент протестировали на наборах данных 20 различных видов растений. Он корректно идентифицировал lncRNAs с точностью более 96%, значительно превзойдя существующие аналоги. PlantLncBoost также распознал почти все 358 ранее экспериментально подтверждённых lncRNAs, включая РНК 12 видов, не входивших в обучающую выборку.

«Разработка PlantLncBoost стала захватывающей возможностью применить машинное обучение для решения сложной биологической проблемы», — говорит первый автор Сюэ-Чань Тянь.

Инструмент интегрирован в более крупный рабочий процесс анализа, разработанный ранее группой Мао, и теперь доступен научному сообществу бесплатно. Это позволяет не только идентифицировать, но и характеризовать lncRNAs у растений, упрощая их сравнение и анализ между видами.