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深度学习驱动的肽段从头测序模型演进研究OA

Deep Learning-driven Advancements in De Novo Peptide Sequencing Models

中文摘要英文摘要

该文系统研究了深度学习技术在肽段从头测序领域的最新进展,聚焦基于卷积神经网络(CNN)、图卷积网络(GCN)和 Transformer 三种主流架构的模型演进及其性能优化.通过纵向比较不同发展阶段的代表性模型架构设计,并结合横向分析不同模型的技术特性,系统阐述了深度学习在提升肽段从头测序精度与效率中的核心作用.通过实验验证了CNN 模型凭借其高效的局部特征提取能力在处理速度上具有显著优势,GCN 模型通过建模谱峰间的拓扑关系结构,有效提升了模型的跨物种泛化能力,而 Transformer 架构则因其全局依赖建模和并行解码机制,在处理长肽段测序及非典型断裂模式时展现出卓越性能.本研究为蛋白质组学领域中无数据库依赖的肽段解析提供了有效的理论支持和技术参考,并初步确定了测序模型未来优化发展的方向.

We systematically review recent advances in deep learning techniques for de novo peptide sequencing,with a specific focus on the model evolution and performance optimization of three mainstream architectures:convolutional neural networks(CNN),graph convo-lutional networks(GCN),and Transformers.Through longitudinal comparisons of representative model architectures across different de-velopmental stages and transversal analysis of technical characteristics among different models,we systematically elucidate the pivotal role of deep learning in enhancing the accuracy and efficiency of de novo peptide sequencing.Experimental validation demonstrates that CNN models demonstrate significant advantages in processing speed owing to their efficient local feature extraction capability;GCN models enhance cross-species generalization ability by modeling topological relationships among spectral peaks;while the Transformer architecture excels in sequencing long peptides and handling non-canonical fragmentation patterns,owing to its global dependency modeling and parallel decoding mechanism.This study provides effective theoretical support and valuable technical references for database-independent peptide identification in proteomics and identifies preliminary directions for future model optimization.

柳楠;刘承慧;张航;邱宁宁

山东建筑大学 计算机科学与技术学院,山东 济南 250101山东建筑大学 计算机科学与技术学院,山东 济南 250101山东建筑大学 计算机科学与技术学院,山东 济南 250101山东建筑大学 计算机科学与技术学院,山东 济南 250101

信息技术与安全科学

肽段从头测序深度学习卷积神经网络图卷积网络Transformer

de novo peptide sequencingdeep learningconvolutional neural network(CNN)graph convolutional network(GCN)Transformer

《计算机技术与发展》 2026 (4)

1-8,8

国家自然科学基金青年项目(61902221)山东省研究生教育教学改革研究项目(SDYJG21173)山东省教育教学改革研究重点项目(Z2024153)

10.20165/j.cnki.ISSN1673-629X.2025.0288

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