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基于多视图矩阵补全的蛋白受体功能预测

南京大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 1-11页

作者：黄玮翔丁季刘夏栩殷勤兰闯闯吴建盛南京邮电大学地理与生物信息学院南京210023 南京邮电大学通信与信息工程学院南京210023

蛋白受体是细胞信号转导的重要组成部分,也是人类最重要的药物靶点,其中G蛋白偶联受体(G Protein Coupled Receptors,GPCRs)占绝大部分,目前市场上大约34%的药物都以GPCRs作为靶点.准确地注释GPCR蛋白的生物学功能对于理解它们涉及的生... 详细信息

蛋白受体是细胞信号转导的重要组成部分,也是人类最重要的药物靶点,其中G蛋白偶联受体(G Protein Coupled Receptors,GPCRs)占绝大部分,目前市场上大约34%的药物都以GPCRs作为靶点.准确地注释GPCR蛋白的生物学功能对于理解它们涉及的生理过程及靶向药物发现至关重要,其中基因本体学(Gene Ontology,GO)是描述蛋白质功能最常用的方式,GPCR蛋白和GO都包含多个视图信息,有效利用这些信息可有效提升蛋白质功能的预测性能.因此,提出一种基于多视图的归纳矩阵补全方法MVIMC(Multi-View Inductive Matrix Completion)来预测GPCR蛋白的GO生物学功能.MVIMC有效利用了GPCR蛋白和GO标记视图信息,其中GPCR包含文本信息和结构域信息,GO包含文本信息.实验结果表明,MVIMC在分子功能和生物过程两方面的预测概率分别达到68%和69%,优于目前最好的矩阵补全方法以及CAFA蛋白质功能预测比赛中的常用方法.

关键词： G蛋白偶联受体基因本体矩阵补全多视图学习

移动边缘计算中通信高效的联邦学习模型剪枝算法

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物联网学报 2024年

作者：胡海峰张熙赵海涛吴建盛南京邮电大学教育部泛在网络健康服务系统工程研究中心南京邮电大学通信与信息工程学院南京邮电大学地理与生物信息学院

在移动边缘计算中，边缘端服务器和移动终端利用联邦学习分布式架构构建深度模型，使得终端之间无需共享数据就可以协作训练，然而深度模型训练需要在服务器和多个客户终端之间进行多轮通信传输，需要消耗大量的通信资源和训练开销。针... 详细信息

在移动边缘计算中，边缘端服务器和移动终端利用联邦学习分布式架构构建深度模型，使得终端之间无需共享数据就可以协作训练，然而深度模型训练需要在服务器和多个客户终端之间进行多轮通信传输，需要消耗大量的通信资源和训练开销。针对这种问题，提出了一种通信高效的联邦学习模型剪枝（CEMP-FL）架构，服务器运行单次层平衡网络剪枝（SBNP）算法，通过粗剪枝和精细剪枝的组合，并结合非结构化稀疏参数压缩，显著减少了通信过程中传输的深度模型参数量，并有效减少了终端侧训练样本分布差异所带来的剪枝偏差。同时，使用网络剪枝的层平衡（LBP）策略，确保了深度模型层之间参数量平衡，在稀疏度很大的情况下有效的推迟了深度模型坍塌。最后，在两种基准数据集中讨论了CEMP-FL在无线场景中的性能，实验表明，提出的CEMP-FL在保持性能的前提下取得了最优的通信成本压缩比，实现了在联邦学习分布式训练架构下的高效通信。

关键词：联邦学习剪枝算法通信效率层平衡

面向蛋白质功能预测中有向无环图标记结构的多示例多标记学习

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国防科技大学学报 2022年第3期44卷 23-30页

作者：吴建盛唐诗迪梅德进朱燕翔刁业敏南京邮电大学地理与生物信息学院江苏南京210023 南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003 南京仁面集成电路技术有限公司江苏南京210088 南京叁角加文化发展中心江苏南京210005

在多示例多标记学习问题中,标记之间往往是相互关联的,其中有向无环图结构是一种常见的层次关联结构,可见于蛋白质的基因本体学生物学功能预测的应用场景中。针对其标记间的有向无环图结构,提出了一种新的多示例多标记学习算法。算法从... 详细信息

在多示例多标记学习问题中,标记之间往往是相互关联的,其中有向无环图结构是一种常见的层次关联结构,可见于蛋白质的基因本体学生物学功能预测的应用场景中。针对其标记间的有向无环图结构,提出了一种新的多示例多标记学习算法。算法从原始数据的特征空间训练出所有标记共享的低维子空间,通过随机梯度下降方法来降低模型排序损失,并融入标记间有向无环图结构关系对预测标记进行优化。将该算法应用于多个数据集的蛋白质功能预测中,实验结果表明,该算法具有更高的效率及预测性能。

关键词：多示例多标记学习蛋白质功能预测有向无环图标记结构标记相关性

利用深度迁移学习靶向GPCRs的配体活性预测

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计算机工程与应用 2023年第13期59卷 120-128页

作者：汤丽华卢宁兰闯闯陈荣华吴建盛南京邮电大学地理与生物信息学院南京210023 南京邮电大学通信与信息工程学院南京210023 常州市第一人民医院神经外科江苏常州213003

G蛋白偶联受体(GPCRs)是最重要的药物靶标之一,约占市场上药物靶标的34%。药物发现过程中,配体生物活性的准确建模和解释对于筛选苗头化合物至关重要。研究表明,同源的G蛋白偶联受体能提升配体分子生物活性的预测性能和可解释性。提出... 详细信息

G蛋白偶联受体(GPCRs)是最重要的药物靶标之一,约占市场上药物靶标的34%。药物发现过程中,配体生物活性的准确建模和解释对于筛选苗头化合物至关重要。研究表明,同源的G蛋白偶联受体能提升配体分子生物活性的预测性能和可解释性。提出了一种新的方法GLEM,用多任务下的深度迁移学习来预测配体的生物活性,并通过组稀疏来识别相关的关键子结构。GLEM方法在9组30个具有代表性的人类GPCR数据集上进行了实验,这些GPCRs涵盖了大部分人类GPCRs的子家族,每个GPCR数据集都包含60~3000个配体。实验结果表明,GLEM方法在绝大多数数据集中都获得了最好的性能。与单任务学习方法相比,GLEM方法在r2上平均提升了31.72%;与深度学习方法相比,GLEM方法在r2上平均提升了22.45%。此外,还评估了不同数量的训练样本对模型性能的影响,实验发现GLEM方法在小样本情况下表现最好。

关键词： G蛋白偶联受体(GPCRs) 扩展连通性指纹配体活性多任务学习深度迁移学习

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电液控制的液压支架跟机动作的液压特性研究

机械管理开发 2022年第1期37卷 110-111,114页

作者：吴建盛晋能控股煤业集团马道头煤业有限公司责任公司山西大同037100

为实现液压支架自动跟机动作安全高效,主要对液压支架单架、两架同时降移升动作以及推溜动作的液压特性进行研究分析,进而保证实现液压支架自动跟机动作的安全高效,提高煤矿开采效率。

关键词：液压支架单架降移升两架同时降移升推溜动作

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野生条件下扬子鳄的吼叫规律

Zoological Research 2004年第4期25卷 281-286页

作者：吴建盛王小明华东师范大学生命科学学院上海200062

20 0 3年在安徽扬子鳄自然保护区对扬子鳄的吼叫规律进行了为期一年的专题研究。在监测中 ,记录了吼叫日期、吼叫时间、吼叫数和天气情况。扬子鳄在每年的 3月开始吼叫 ,11月停止吼叫 ;扬子鳄的吼叫数在不同的月份差异极显著 (χ2 检验 ... 详细信息

20 0 3年在安徽扬子鳄自然保护区对扬子鳄的吼叫规律进行了为期一年的专题研究。在监测中 ,记录了吼叫日期、吼叫时间、吼叫数和天气情况。扬子鳄在每年的 3月开始吼叫 ,11月停止吼叫 ;扬子鳄的吼叫数在不同的月份差异极显著 (χ2 检验 :χ2 =4 4 8 2 9,df=8,P <0 0 1) ,其中 6月扬子鳄吼叫最为频繁 ,其吼叫数占全年的 2 6 0 % ;繁殖期间 (6— 9月 )扬子鳄吼叫数明显高于非繁殖期 (Mann WhitneyU检验 :U =2 0 ,P <0 0 5 ) ;在每天的不同时间扬子鳄的吼叫数呈极显著差异 (χ2 =2 33 18,df =17,P <0 0 1) ,存在明显的吼叫高峰 ,白天吼叫多于晚上 (U =12 5 ,P <0 0 5 ) ;天气的变化对吼叫没有影响。分析表明 ,扬子鳄的吼叫与其繁殖行为关系紧密 ,吼叫的主要目的是为了吸引异性 ,同时有保护领域的功能。

关键词：野生条件安徽扬子鳄自然保护区扬子鳄吼叫规律繁殖行为

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野生扬子鳄种群生存力及其吼叫规律的研究

野生扬子鳄种群生存力及其吼叫规律的研究

作者：吴建盛华东师范大学

学位级别：硕士

扬子鳄（Alliator sinensis），属于爬行纲，鳄目，鼍科，是中国特有的鳄种。近几十年，由于其栖息地片段化、岛屿化，加之农药等人类生产活动的影响，使得野生扬子鳄种群数量明显下降。野生扬子鳄种群数量目前少于120条，且已明显分为... 详细信息

扬子鳄（Alliator sinensis），属于爬行纲，鳄目，鼍科，是中国特有的鳄种。近几十年，由于其栖息地片段化、岛屿化，加之农药等人类生产活动的影响，使得野生扬子鳄种群数量明显下降。野生扬子鳄种群数量目前少于120条，且已明显分为至少18个数量不等、且相互隔离的地方种群，已被IUCN的鳄类专家组认为是世界上最濒危的鳄类。因此如何恢复野生扬子鳄种群数量，是野生扬子鳄免遭灭绝的关键。本研究把现有的相互隔离的18个以上的野生扬子鳄种群作为一个整体，借助旋涡模型Vortex model 7.3，结合已有的扬子鳄生物学知识，进行种群生存力分析;于2003年3～12月对野生条件下扬子鳄的吼叫规律进行专题研究。得出如下结论： 1) 发现近交衰退、环境容纳量大小对现有种群的未来的近期影响均不明显，灾害对现有种群未来的近期影响则非常显著。目前野生扬子鳄种群，即使在无近亲繁殖和无灾害的理想情况下，其未来种群数量也只能勉强维持现状;而补充外来个体，可显著提高未来种群数量：如果恢复足够的栖息地后再放归对未来野生扬子鳄种群数量的恢复的效果则更为明显，其恢复的种群大小与平均每年的补充数量多少密切相关。 2) 扬子鳄吼叫数在不同的月份差异性极为显著（x检验，x=448.29，df=8，p＜0.01，n=9），其中6月份扬子鳄吼叫最为频繁，占全年吼叫数的26.0％;繁殖期间扬子鳄吼叫数明显高于非繁殖期（Mann-Whitney U检验，p＜0.05）;在不同时间扬子鳄吼叫的节律呈极其显著性差异（x检验，x=233.18，df=17，p＜0.01，n=18），存在明显的吼叫高峰，并与活动量呈负相关（Mann-Whitney U检验，p＜0.05）。这反映了扬子鳄吼叫与其繁殖行为关系紧密，吼叫的主要目的是为了吸引异性，同时起着保护领域及食物的功能。

关键词：野生扬子鳄种群生存力分析旋涡模型吼叫繁殖行为

基于支持向量机的细菌基因组水平转移基因预测

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生物化学与生物物理进展 2007年第7期34卷 724-731页

作者：吴建盛谢建明周童翁建洪孙啸东南大学生物电子学国家重点实验室南京210096

随着各种生物基因组序列测定工作的完成,大量的DNA序列数据涌现出来,为研究在基因组中寻找水平转移基因提供了极大的便利.将基因序列特征分析和支持向量机技术结合起来,通过分析基因序列的特征差异发现水平转移基因.依据以前研究工作的... 详细信息

随着各种生物基因组序列测定工作的完成,大量的DNA序列数据涌现出来,为研究在基因组中寻找水平转移基因提供了极大的便利.将基因序列特征分析和支持向量机技术结合起来,通过分析基因序列的特征差异发现水平转移基因.依据以前研究工作的基础,选取了绝对密码子使用频率(FCU)作为序列特征,主要因为它既包含了基因密码子使用偏性的信息,也包含了基因所编码蛋白的氨基酸组成信息,支持向量机利用这些信息进行水平转移基因分析和预测,可以提高预测的准确性.另外,提出了基于分链的水平转移基因预测新方法,即将细菌基因组前导链和滞后链上的基因区别对待,分别进行水平转移基因预测.结果显示,基本预测方法要优于目前预测结果最好的Tsirigos等提出的基于八联核苷酸频率的打分算法,命中率的相对提高率最高达31.47%,而基于分链的方法对水平转移基因的预测取得了更好的结果.

关键词：细菌基因组水平转移基因支持向量机绝对密码子使用频率

蛋白质-核酸复合物氢键与范德华力作用位点分析

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东南大学学报（自然科学版） 2011年第4期41卷 778-783页

作者：吴建盛胡栋晏善成马昕谢建明孙啸南京邮电大学地理与生物信息学院南京210046 东南大学生物电子学国家重点实验室南京210096

为了深入了解蛋白质-核酸相互作用模式,对复合物结构中氢键/范德华力作用力位点上的氨基酸和核苷酸的偏好性(即相对使用频率)进行了统计分析.结果表明:氢键/范德华力作用位点上对氨基酸的偏好性差异均极其显著,与蛋白质-核酸特异作用密... 详细信息

为了深入了解蛋白质-核酸相互作用模式,对复合物结构中氢键/范德华力作用力位点上的氨基酸和核苷酸的偏好性(即相对使用频率)进行了统计分析.结果表明:氢键/范德华力作用位点上对氨基酸的偏好性差异均极其显著,与蛋白质-核酸特异作用密切相关的残基侧链与核苷酸碱基间相互作用力位点对氨基酸类型的选择特异性更高;单链RNA分子与蛋白质发生相互作用时对氨基酸残基的偏好性和双链RNA分子差异不显著;氨基酸的极性大小及方向在决定其是否与核酸分子形成范德华力作用具有重要贡献,氨基酸侧链形成的空间位阻会阻碍其与核酸分子形成氢键作用;蛋白质-DNA复合物结构氢键/范德华力作用位点上残基间空间协同作用时对氨基酸类型的选择与蛋白质-RNA复合物结构间存在显著差异.

关键词：蛋白质-核酸复合物氢键作用位点范德华力作用位点偏好性氨基酸极性协同作用