Investigating the potential of incorporating protein language models (pLMs) into ML/DL approaches for enhanced prediction of allosteric sites in proteins
2023
0 views
0 downloads
Advisor: Prof. Dr. Attila Gürsoy ; Prof. Dr. Zehra Özlem Keskin Özkaya
Abstract (EN)
Allosteri, proteinin bir bölgesindeki değişikliğin, mesela başka bir moleküle bağlanmanın, proteinin uzak bir bölgesini etkilediği süreç olarak tanımlanabilir. Allosteri protein fonksiyonu üzerindeki önemli etkisi sebebiyle ilaç geliştirme alanında önemli bir odak noktasıdır. Allosterik ilaçlar proteinleri aktive veya inhibe edebilir, allosterik olmayan ilaçlara göre avantajlar sunar. Bununla birlikte, allosterik bölgelerin tanımlanması zorlu bir iştir. Geçmişte allosterik bölgeleri tahmin etmek için Normal Mod Analizi (NMA), Moleküler Dinamik (MD) ve Makine Öğrenimi (MÖ) gibi hem statik cep özelliklerini hem de proteinlerin dinamiklerini kullanan çeşitli hesaplama teknikleri geliştirilmi olmakla birlikte bu yöntemlerin performansının daha da geliştirilmesi gerekmektedir. Bu araştırmada, pDM'lerin (örneğin, ProtTrans pDM ailesinden BERT mimarisine dayalı ProtBERT'in) allosterik kalıntıların tahminini iyilrştirmek için Protein Dil Modellerini (pDM'ler), MÖ ve/veya DÖ yaklaşımlarıyla birlikte kullanılma potansiyelini araştırılıyor. Tezde, amino asitler arasındaki mekansal ilişkiyi etkili bir şekilde öğrenerek, sonuçta allosterik alanların/ceplerin tanımlanmasını hedeflenmektedir. ProtBERT-BFD (ProtTrans), test veri kümesinde %61,54'lük bir F1 puanıyla allosterik kalıntıları tahmin eden protein dizilerinin Allosterik Veri Kümesine (AVK) göre ince ayar yapılmıştır. XGBoost, SVM, AutoML ve GNN'ler dahil olmak üzere çeşitli MÖ ve DÖ yaklaşımlarından yararlanılmıştır, İnce ayarlı pDM özelliklerinin dahil edilmesiyle, yukarıda belirtilen yaklaşımların tümü, allosterik bölgelerin tahmin performansını önceki çalışmalara göre önemli bir farkla artırdığı bulunmuştur. Bu çalışmada en yüksek performansa sahip model olan XGBoost, ince ayarlı ProtBERT'ten çıkarılan özellikleri FPocket tarafından çıkarılan cep özellikleriyle birleştirerek sonuçları iyileştiriyor ve allosterik cepler/bölgeler için %75,76'lık bir F1 puanı erişmektedir. Bilinen allosterik bölgelere sahip proteinler üzerinde örnek çalışmaların yanı sıra, farklı proteinler üzerindeki yeni allosterik bölgeleri tahmin etmek için de çalışmalar yapılmıştır.
Author
Dr. Moaaz Ur Rehman Azhar Khokhar
Institution
How to Cite
Moaaz Ur Rehman Azhar Khokhar (Master Thesis). Investigating the potential of incorporating protein language models (pLMs) into ML/DL approaches for enhanced prediction of allosteric sites in proteins, 2023, Koç University.
Keywords
License
Tüm Hakları Saklıdır
This work is shared under the specified license terms.
More theses from Koç University
- Obje tabanlı akıl danışma-tavsiye iletişimi tasarımına ilham kaynağı olarak Türk kahve falı(2017)
- Ekom-Eczacıbaşı'nın Rusya piyasasındaki pazarlama stratejileri(1995)
- Barok döneminde Balkanlar Osmanlı Avrupası'nda mimaride, dekorasyonda, himaye ve kültürel üretim modellerinde dönüşüm, 1718-1856(2006)
- De Rham-Witt kompleks(2011)
- Erteleme kısıtlı tek makine çizelgeleme(2014)
- Sarayda Osmanlı tütsüleme gelenekleri: Topkapı Sarayı buhurdanları(2015)
