[所屬分類(lèi):行業(yè)動(dòng)態(tài)] [發(fā)布時(shí)間:2026-5-13] [發(fā)布人:楊曉燕] [閱讀次數(shù):] [返回]

基于深度學(xué)習(xí)的RNA多類(lèi)型修飾解析算法
作者：王兆昱  來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
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中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所研究員趙方慶團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)基于納米孔R(shí)NA直接測(cè)序技術(shù)與深度學(xué)習(xí)策略的RNA修飾圖譜解析算法ORCA。相關(guān)研究發(fā)表于《自然-通訊》。
RNA修飾對(duì)RNA的剪接加工、出核轉(zhuǎn)運(yùn)、以及RNA的穩(wěn)定性和翻譯效率有著重要的調(diào)控作用。但現(xiàn)有研究難以實(shí)現(xiàn)多種RNA修飾的同時(shí)檢測(cè)。如何在同一轉(zhuǎn)錄本上系統(tǒng)解析不同修飾的分布模式，探究修飾間的協(xié)同或競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，并闡明它們?nèi)绾喂餐�調(diào)控RNA剪接加工等關(guān)鍵生物學(xué)過(guò)程，仍是該領(lǐng)域面臨的重要挑戰(zhàn)。
近年來(lái)，新興的納米孔R(shí)NA直接測(cè)序技術(shù)為系統(tǒng)檢測(cè)RNA修飾等核酸化學(xué)結(jié)構(gòu)變化提供了重要技術(shù)基礎(chǔ)。然而，現(xiàn)有基于納米孔R(shí)NA直接測(cè)序的修飾識(shí)別算法多依賴于體外轉(zhuǎn)錄合成的修飾訓(xùn)練集，僅能識(shí)別有限修飾類(lèi)型；或基于不同樣本間電信號(hào)水平變化進(jìn)行修飾差異比較，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)RNA修飾圖譜及其互作模式的全景檢測(cè)，極大限制了RNA修飾研究的深入開(kāi)展。
ORCA通過(guò)創(chuàng)新的信號(hào)多態(tài)性特征提取與域?qū)�抗學(xué)習(xí)策略，克服了RNA修飾檢測(cè)對(duì)特定修飾類(lèi)型訓(xùn)練集的依賴問(wèn)題。ORCA僅需使用6種體外轉(zhuǎn)錄合成的RNA修飾數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練，即可在mRNA及核糖體RNA中對(duì)超過(guò)15種修飾類(lèi)型的系統(tǒng)識(shí)別及化學(xué)計(jì)量比預(yù)測(cè)，大幅拓展了現(xiàn)有DRS數(shù)據(jù)中可解析的RNA修飾類(lèi)型范圍。
在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步建立了基于遷移學(xué)習(xí)的RNA修飾類(lèi)型注釋方法，實(shí)現(xiàn)了多種已知RNA修飾類(lèi)型的可靠注釋。同時(shí)，通過(guò)對(duì)背景修飾位點(diǎn)的隨機(jī)采樣作為負(fù)樣本訓(xùn)練，有效避免了對(duì)未知新型修飾類(lèi)型的錯(cuò)誤分類(lèi)。在保證結(jié)果可靠性的同時(shí)，顯著擴(kuò)充了目前已知RNA修飾位點(diǎn)的數(shù)量。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步利用SGNex項(xiàng)目中多個(gè)人類(lèi)細(xì)胞系的RNA直接測(cè)序數(shù)據(jù)，構(gòu)建了跨細(xì)胞類(lèi)型的RNA修飾全景圖譜，發(fā)現(xiàn)RNA修飾位點(diǎn)在轉(zhuǎn)錄本上呈現(xiàn)系統(tǒng)的成簇分布。并進(jìn)一步建立了修飾簇互作識(shí)別模型，在單分子水平上對(duì)鄰近修飾位點(diǎn)間的協(xié)同或互斥發(fā)生進(jìn)行系統(tǒng)鑒定，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄本異構(gòu)體特異的修飾位點(diǎn)附近存在剪接調(diào)控因子及修飾相關(guān)RNA結(jié)合蛋白結(jié)合位點(diǎn)的顯著富集，提示RNA修飾與剪接加工過(guò)程之間存在系統(tǒng)性的功能關(guān)聯(lián)，為深入研究轉(zhuǎn)錄組的表觀修飾多樣性及其復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制提供了重要的研究思路。
ORCA方法通過(guò)納米孔R(shí)NA直接測(cè)序技術(shù)與人工智能算法的深度融合，實(shí)現(xiàn)了RNA修飾檢測(cè)種類(lèi)與數(shù)量的顯著提升。該研究進(jìn)一步揭示了RNA修飾位點(diǎn)的系統(tǒng)性鄰近分布及其協(xié)同調(diào)控模式，為解碼RNA修飾的動(dòng)態(tài)互作及其在不同生物學(xué)背景下的調(diào)控機(jī)制提供了具有高度通用的計(jì)算生物學(xué)工具。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-026-68419-y
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