Análisis comparativo del transcriptoma de músculo bovino, porcino y ovino utilizando modelos de aprendizaje automático interpretables
Autores: Guo, Yaqiang; Li, Shuai; Na, Rigela; Guo, Lili; Huo, Chenxi; Zhu, Lin; Shi, Caixia; Na, Risu; Gu, Mingjuan; Zhang, Wenguang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis comparativo del transcriptoma de músculo bovino, porcino y ovino utilizando modelos de aprendizaje automático interpretables
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Zootecnia
Palabras clave
Crecimiento
Desarrollo
Tejido muscular
Calidad de la carne
Genes
Aprendizaje automático
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 9
Citaciones: Sin citaciones
El crecimiento y desarrollo del tejido muscular juegan un papel fundamental en el valor económico y la calidad de la carne en los animales de granja, atrayendo la atención de criadores e investigadores. La calidad y palatabilidad del tejido muscular determinan directamente la competitividad en el mercado de los productos cárnicos y la satisfacción de los consumidores. Por lo tanto, una comprensión profunda y la gestión del crecimiento muscular son esenciales para mejorar la eficiencia económica general y la calidad del producto en la industria cárnica. A pesar de esto, la investigación sistemática sobre los genes relacionados con el desarrollo muscular en diferentes especies aún necesita ser mejorada. Este estudio aborda esta brecha a través de un análisis extenso del transcriptoma muscular entre especies, combinado con modelos de aprendizaje automático interpretables. Utilizando un conjunto de datos completo de 275 transcriptomas disponibles públicamente derivados de tejidos musculares porcinos, bovinos y ovinos, que abarcan muestras de diez tipos musculares distintos como el semimembranoso y el longissimus dorsi, este estudio analiza 113 especímenes porcinos, 94 bovinos y 68 ovinos. Empleamos nueve modelos de aprendizaje automático, como el Clasificador de Vectores de Soporte (SVC) y la Máquina de Vectores de Soporte (SVM). Aplicando el método de Explicaciones Aditivas de Shapley (SHAP), analizamos los datos del transcriptoma muscular de los tres grupos. El modelo óptimo, el aumento adaptativo (AdaBoost), identificó genes clave que potencialmente influyen en el crecimiento y desarrollo muscular en las tres especies, denominados genes SHAP. Entre estos, 41 genes (incluyendo algunos específicos) se expresaron de manera consistente en las tres especies, designados como genes homólogos. Genes candidatos específicos para una especie incluyeron varios ejemplos; para otra, algunos más; y para la tercera, solo uno. A través del análisis de los genes SHAP utilizando las vías de la Enciclopedia de Genes y Genomas de Kyoto (KEGG), se han identificado vías relevantes como el metabolismo de lípidos éter, la síntesis y secreción de cortisol, y las vías de señalización de calcio, revelando sus papeles fundamentales en el crecimiento y desarrollo muscular.
Descripción
El crecimiento y desarrollo del tejido muscular juegan un papel fundamental en el valor económico y la calidad de la carne en los animales de granja, atrayendo la atención de criadores e investigadores. La calidad y palatabilidad del tejido muscular determinan directamente la competitividad en el mercado de los productos cárnicos y la satisfacción de los consumidores. Por lo tanto, una comprensión profunda y la gestión del crecimiento muscular son esenciales para mejorar la eficiencia económica general y la calidad del producto en la industria cárnica. A pesar de esto, la investigación sistemática sobre los genes relacionados con el desarrollo muscular en diferentes especies aún necesita ser mejorada. Este estudio aborda esta brecha a través de un análisis extenso del transcriptoma muscular entre especies, combinado con modelos de aprendizaje automático interpretables. Utilizando un conjunto de datos completo de 275 transcriptomas disponibles públicamente derivados de tejidos musculares porcinos, bovinos y ovinos, que abarcan muestras de diez tipos musculares distintos como el semimembranoso y el longissimus dorsi, este estudio analiza 113 especímenes porcinos, 94 bovinos y 68 ovinos. Empleamos nueve modelos de aprendizaje automático, como el Clasificador de Vectores de Soporte (SVC) y la Máquina de Vectores de Soporte (SVM). Aplicando el método de Explicaciones Aditivas de Shapley (SHAP), analizamos los datos del transcriptoma muscular de los tres grupos. El modelo óptimo, el aumento adaptativo (AdaBoost), identificó genes clave que potencialmente influyen en el crecimiento y desarrollo muscular en las tres especies, denominados genes SHAP. Entre estos, 41 genes (incluyendo algunos específicos) se expresaron de manera consistente en las tres especies, designados como genes homólogos. Genes candidatos específicos para una especie incluyeron varios ejemplos; para otra, algunos más; y para la tercera, solo uno. A través del análisis de los genes SHAP utilizando las vías de la Enciclopedia de Genes y Genomas de Kyoto (KEGG), se han identificado vías relevantes como el metabolismo de lípidos éter, la síntesis y secreción de cortisol, y las vías de señalización de calcio, revelando sus papeles fundamentales en el crecimiento y desarrollo muscular.