Drug resistance is a major threat to the global health and a significant concern throughout the clinical treatment of diseases and drug development. The mutation in proteins that is related to drug binding is a common cause for adaptive drug resistance. Therefore, quantitative estimations of how mutations would affect the interaction between a drug and the target protein would be of vital significance for the drug development and the clinical practice. Computational methods that rely on molecular dynamics simulations, Rosetta protocols, as well as machine learning methods have been proven to be capable of predicting ligand affinity changes upon protein mutation. However, the severely limited sample size and heavy noise induced overfitting and generalization issues have impeded wide adoption of machine learning for studying drug resistance. In this paper, we propose a robust machine learning method, termed SPLDExtraTrees, which can accurately predict ligand binding affinity changes upon protein mutation and identify resistance-causing mutations. Especially, the proposed method ranks training data following a specific scheme that starts with easy-to-learn samples and gradually incorporates harder and diverse samples into the training, and then iterates between sample weight recalculations and model updates. In addition, we calculate additional physics-based structural features to provide the machine learning model with the valuable domain knowledge on proteins for this data-limited predictive tasks. The experiments substantiate the capability of the proposed method for predicting kinase inhibitor resistance under three scenarios, and achieves predictive accuracy comparable to that of molecular dynamics and Rosetta methods with much less computational costs.


翻译:药物抗药性是全球健康的一大威胁,也是整个疾病临床治疗和药物发展过程中一个重大关切问题。与药物结合有关的蛋白质突变是适应性抗药性的共同原因。因此,对药物与目标蛋白之间相互作用的突变如何影响药物与目标蛋白之间的相互作用进行定量估计,对于药物发展和临床实践至关重要。依赖分子动态模拟的计算方法、Rosetta规程以及机器学习方法已证明能够预测蛋白突变时的离心性和亲近性变化。然而,与药物结合有关的蛋白质的样本规模极为有限,且噪音过大,妨碍广泛采用机器学习研究抗药性的方法。在本论文中,我们提出了一种强有力的机器学习方法,称为SPLDExtraTrees,可以准确地预测蛋白突变的离心性变化,并查明耐药性突变。特别是,拟议方法将培训数据排序遵循一个具体的计划,从易于阅读的样本开始,并逐渐将更多样本纳入培训中,然后将模型用于研究耐药性重的精度的精确度和精确性计算方法。根据模型,根据模型计算模型计算,以模型计算,以基本的精确度计算,从而测量和精确地计算,以精确的精确度数据,根据模型计算方法进行。在精确度计算,以精确性方法更新。根据模型计算,以精确性方法计算,为三种方法计算,以精确性方法计算,以精确性方法更新。在模型方法计算,以精确性方法进行。在计算,以精确性方法进行。进行。

0
下载
关闭预览

相关内容

机器学习(Machine Learning)是一个研究计算学习方法的国际论坛。该杂志发表文章,报告广泛的学习方法应用于各种学习问题的实质性结果。该杂志的特色论文描述研究的问题和方法,应用研究和研究方法的问题。有关学习问题或方法的论文通过实证研究、理论分析或与心理现象的比较提供了坚实的支持。应用论文展示了如何应用学习方法来解决重要的应用问题。研究方法论文改进了机器学习的研究方法。所有的论文都以其他研究人员可以验证或复制的方式描述了支持证据。论文还详细说明了学习的组成部分,并讨论了关于知识表示和性能任务的假设。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/ml/
【杜克-Bhuwan Dhingra】语言模型即知识图谱,46页ppt
专知会员服务
65+阅读 · 2021年11月15日
专知会员服务
17+阅读 · 2020年9月6日
知识图谱推理,50页ppt,Salesforce首席科学家Richard Socher
专知会员服务
105+阅读 · 2020年6月10日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
246+阅读 · 2020年4月19日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
28+阅读 · 2019年10月18日
机器学习相关资源(框架、库、软件)大列表
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
保序最优传输:Order-preserving Optimal Transport
我爱读PAMI
6+阅读 · 2018年9月16日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【NIPS2018】接收论文列表
专知
5+阅读 · 2018年9月10日
视觉机械臂 visual-pushing-grasping
CreateAMind
3+阅读 · 2018年5月25日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Targeted Cross-Validation
Arxiv
0+阅读 · 2022年2月18日
Arxiv
0+阅读 · 2022年2月17日
Arxiv
8+阅读 · 2021年5月21日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
保序最优传输:Order-preserving Optimal Transport
我爱读PAMI
6+阅读 · 2018年9月16日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【NIPS2018】接收论文列表
专知
5+阅读 · 2018年9月10日
视觉机械臂 visual-pushing-grasping
CreateAMind
3+阅读 · 2018年5月25日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员