概要 - TrinityDNA：効率的な長序列DNAモデリングのための生物由来の基盤モデル

TrinityDNA：効率的な長序列DNAモデリングのための生物由来の基盤モデル

2025-07-25 12:55:30

{"Qirong Yang","Yucheng Guo","Zicheng Liu","Yujie Yang","Qijin Yin","Siyuan Li","Shaomin Ji","Linlin Chao","Xiaoming Zhang","Stan Z. Li"}

{cs.CE}

この論文では、DNAシークエンスモデルリングの課題に対処するための新しいディープラーニングモデルであるTrinityDNAを提案しています。それは、生物学的情報を基にしたコンポーネントと革新的なアーキテクチャを統合し、ゲノムシークエンス解析の精度と効率を向上させることを目的としています。 **TrinityDNAの主要な機能**： * **生物学的にインスパイアされたコンポーネント**： * **溝融合モジュール**：DNAの独特の構造的特徴、例えば主要溝と次要溝を、多尺度の卷積操作を使用して捉えます。 * **ゲートド・リバースコンプリメント（GRC）メカニズム**：DNAシークエンスの内在的な対称性を利用し、並列で前向きと逆方向のコンプリメントストランドを処理します。 * **多尺度の注意メカニズム**：モデルが局所的なモチーフから長距離の調節領域までの依存関係を捉えることができます。 * **進化的トレーニング戦略**：プロカリアートと真核生物のゲノムをトレーニングすることで、多様なゲノム環境とシークエンス長に徐々に適応させます。 **TrinityDNAの利点**： * **精度向上**：遺伝子機能予測、調節機構の発見など、多くのゲノミクス応用における顕著な改善を達成します。 * **効率**：長距離依存関係を効率的に捉え、大規模なゲノムデータを処理します。 * **一般化**：多様なゲノム環境とシークエンス長に適応します。 **評価**： 論文では、以下の多くのタスクに対してTrinityDNAを評価しています： * **ゲノミック理解評価（GUE）ベンチマーク**：調節要素分類、ヒストンマーカー予測、スプライサイトアノテーションなどのタスクにおいて、最も優れた性能を達成しています。 * **ゼロショット性能**：DNA病原性、RNA DMS、タンパク質適応予測など、幅広いタスクにおいて既存のモデルを凌駕しています。 * **CDSアノテーションベンチマーク**：多様なデータセットに対して強力な一般化能力を示し、古典的な遺伝子予測ツールを凌駕しています。 **結論**： TrinityDNAはDNAシークエンスモデルリングにおける大きな進歩を代表しています。生物学的情報を基にしたコンポーネント、革新的なアーキテクチャ、堅牢なトレーニング戦略を組み合わせることで、より正確かつ効率的なゲノムシークエンス解析の方法を提供します。これは、個別医療、バイオテクノロジー、進化生物学などの多くの分野を革新する可能性があります。