1. Spliceator: multi-species splice site prediction using convolutional neural networks
- Author
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Julie D. Thompson, Luc Moulinier, Olivier Poch, Romain Orhand, Pierre Collet, Anne Jeannin-Girardon, Arnaud Kress, Thomas Weber, Nicolas Scalzitti, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Complex Systems and Translational Bioinformatics [Strasbourg] (CSTB), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Poch, Olivier, Thompson, Julie, Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), and Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
QH301-705.5 ,Computer science ,Computer applications to medicine. Medical informatics ,ved/biology.organism_classification_rank.species ,R858-859.7 ,Convolutional neural network ,Computational biology ,[INFO] Computer Science [cs] ,medicine.disease_cause ,Biochemistry ,03 medical and health sciences ,0302 clinical medicine ,Structural Biology ,[SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN] ,medicine ,Animals ,Humans ,[INFO]Computer Science [cs] ,splice ,Biology (General) ,Model organism ,Molecular Biology ,Gene ,030304 developmental biology ,0303 health sciences ,Genome ,[SDV.BIBS] Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM] ,business.industry ,ved/biology ,Applied Mathematics ,Deep learning ,fungi ,Data quality ,Protist ,Genome project ,[SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM] ,Computer Science Applications ,030220 oncology & carcinogenesis ,Splice site prediction ,RNA splicing ,[SDV.BBM.GTP] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN] ,Neural Networks, Computer ,Artificial intelligence ,business ,Software ,Algorithms ,Genome annotation - Abstract
Background Ab initio prediction of splice sites is an essential step in eukaryotic genome annotation. Recent predictors have exploited Deep Learning algorithms and reliable gene structures from model organisms. However, Deep Learning methods for non-model organisms are lacking. Results We developed Spliceator to predict splice sites in a wide range of species, including model and non-model organisms. Spliceator uses a convolutional neural network and is trained on carefully validated data from over 100 organisms. We show that Spliceator achieves consistently high accuracy (89–92%) compared to existing methods on independent benchmarks from human, fish, fly, worm, plant and protist organisms. Conclusions Spliceator is a new Deep Learning method trained on high-quality data, which can be used to predict splice sites in diverse organisms, ranging from human to protists, with consistently high accuracy.
- Published
- 2021