Machine learning algorithms to predict breast cancer recurrence using structured and unstructured sources from electronic health records

Recurrence is a critical aspect of breast cancer (BC) that is inexorably tied to mortality. Reuse of healthcare data through Machine Learning (ML) algorithms offers great opportunities to improve the stratification of patients at risk of cancer recurrence. We hypothesized that combining features from structured and unstructured sources would provide better prediction results for 5-year cancer recurrence than either source alone. We collected and preprocessed clinical data from a cohort of BC patients, resulting in 823 valid subjects for analysis. We derived three sets of features: structured information, features from free text, and a combination of both. We evaluated the performance of five ML algorithms to predict 5-year cancer recurrence and selected the best-performing to test our hypothesis. The XGB (eXtreme Gradient Boosting) model yielded the best performance among the five evaluated algorithms, with precision = 0.900, recall = 0.907, F1-score = 0.897, and area under the receiver operating characteristic AUROC = 0.807. The best prediction results were achieved with the structured dataset, followed by the unstructured dataset, while the combined dataset achieved the poorest performance. ML algorithms for BC recurrence prediction are valuable tools to improve patient risk stratification, help with post-cancer monitoring, and plan more effective follow-up. Structured data provides the best results when fed to ML algorithms. However, an approach based on natural language processing offers comparable results while potentially requiring less mapping effort.European Union | Ref. 875406Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER)Xunta de Galici

Stressed out symbiotes:hypotheses for the influence of abiotic stress on arbuscular mycorrhizal fungi

Abiotic stress is a widespread threat to both plant and soil communities. Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi can alleviate effects of abiotic stress by improving host plant stress tolerance, but the direct effects of abiotic stress on AM fungi are less well understood. We propose two hypotheses predicting how AM fungi will respond to abiotic stress. The stress exclusion hypothesis predicts that AM fungal abundance and diversity will decrease with persistent abiotic stress. The mycorrhizal stress adaptation hypothesis predicts that AM fungi will evolve in response to abiotic stress to maintain their fitness. We conclude that abiotic stress can have effects on AM fungi independent of the effects on the host plant. AM fungal communities will change in composition in response to abiotic stress, which may mean the loss of important individual species. This could alter feedbacks to the plant community and beyond. AM fungi will adapt to abiotic stress independent of their host plant. The adaptation of AM fungi to abiotic stress should allow the maintenance of the plant-AM fungal mutualism in the face of changing climates. ELECTRONIC SUPPLEMENTARY MATERIAL: The online version of this article (doi:10.1007/s00442-016-3673-7) contains supplementary material, which is available to authorized users

Implicaciones de las proteínas de choque térmico (sHsp/HSPB) en el desarrollo de enfermedades degenerativas

Las proteínas de choque térmico pertenecen al grupo de proteínas de estrés y son moléculas presentes en todas las células, se unen a los péptidos nacientes para dirigir su plegamiento,  garantizando su estructura tridimensional y con ello su funcionamiento correcto. Dentro de éste grupo de moléculas se encuentran las proteínas de choque térmico pequeñas (sHsp/HSPB), también,  capaces de unirse a péptidos y proteínas dañadas por diversos tipos de agresiones, facilitando su reparación o degradación. En células expuestas a situaciones adversas se produce un rápido aumento en las concentraciones de estas proteínas. Aunque inicialmente se asoció la expresión de las proteínas de estrés a aumentos bruscos de temperatura, hoy día es conocido que existen en condiciones  fisiológicas normales y sus concentraciones se aumentan en respuesta a un amplio espectro de agresiones ambientales como: infecciones virales, inflamaciones, cuadros febriles, exposición a compuestos citotóxicos, acidificación del pH, anoxia o shock térmico. La producción de este tipo de moléculas constituye un mecanismo de defensa que permite a la célula adaptarse a condiciones anómalas y aumentar su capacidad de supervivencia. Se presenta en este trabajo, una breve reseña histórica de las proteínas de choque térmico pequeñas, su asociación con algunas patologías y se discute el estado actual del conocimiento  de este tipo de moléculas y los posibles mecanismos implicados en las enfermedades conformacionales o proteinopatías, en donde existen alteraciones en la conformación nativa de las proteínas.Palabras clave: Proteínas de choque térmico pequeñas (sHsp/HSPB), cuerpos de inclusión, enfermedades degenerativas, miopatías, mutaciones. AbstractImplication of stress proteins in degenerative diseases. Stress proteins are present in all the cells and participate in the synthesis of proteins binding their selves to the newly formed peptides to direct their folding, thus ensuring their three-dimensional structure and appropriate functioning. Besides, stress proteins are able to bind to damaged peptides and proteins due to diverse types of aggressions, enabling their repair or degradation. When cells are exposed to adverse situations, a rapid increase in concentration of stress proteins occurs. Stress protein expression had been associated to heat shocks only, but nowadays we know that stress proteins are induced as a response to a wide array of physiological and environmental aggressions such as: viral infections, inflammations, febrile responses, cell exposure to cytotoxic compounds, pH acidification, anoxia, and heat shock. The production of this type of molecules is a defense mechanism that allows the cell to adapt to anomalous situations and increase its survival capacity. In our study we present a brief historical account on stress proteins, their association with some pathologies, and discuss the current state of knowledge about this type of molecules and the possible mechanisms involved in protein conformational disorders or proteopathies. Key words: Heat shock proteins (Hsp), body inclusion, degenerative diseases, myopathies, mutations.Resumo Envolvimentos das proteínas de estresse em doenças degenerativas. As proteínas do estresse são moléculas presentes em todas as células e estão envolvidas no processo de síntese protéica, ligando-se aos peptídeos nascentes para dirigir o seu dobramento, o que garante sua estrutura tridimensional e, consequentemente, o seu bom funcionamento. Além disso, são capazes de se ligar a peptídeos e proteínas danificadas por diferentes tipos de agressão, facilitando a sua reparação ou degradação. Quando as células ficam expostas a situações adversas aumentam rapidamente as concentrações dessas proteínas. Embora no inicio associou-se a expressão das proteínas de estresse com uma mudança brusca de temperatura, atualmente é conhecido que elas são induzidas como resposta a um amplo espectro de agressões fisiológicas e ambientais, tais como: infecções virais, inflamações, febres, exposição das células a compostos citotóxicos, a acidificação do pH, anoxia ou choque térmico. A produção de tais células é um mecanismo de defesa que permite à célula se adaptar a condições anormais e aumentar a sua capacidade de sobrevivência. Neste trabalho se apresenta um breve histórico das proteínas de estresse, a sua associação com certas doenças e se discute o estado atual do conhecimento sobre este tipo de moléculas e os possíveis mecanismos envolvidos nas doenças conformacionais ou proteinopatias. Palavras chave: proteínas de choque térmico (Hsp), corpos de inclusão, doenças degenerativas, miopatias, mutaçõe

Implicaciones de las proteínas de choque térmico (sHsp/HSPB) en el desarrollo de enfermedades degenerativas

The small heat shock proteins (sHsp/HSPB) and their implication in the development of degenerative diseases. Stress proteins are presentin all the cells and participate in the synthesis of proteins binding their selves to the newly formed peptides to direct their folding, thusensuring their three-dimensional structure and appropriate functioning. Besides, stress proteins are able to bind to damaged peptides andproteins due to diverse types of aggressions, enabling their repair or degradation. When cells are exposed to adverse situations, a rapidincrease in concentration of stress proteins occurs. Stress protein expression had been associated to heat shocks only, but nowadays weknow that stress proteins are induced as a response to a wide array of physiological and environmental aggressions such as: viral infections,inflammations, febrile responses, cell exposure to cytotoxic compounds, pH acidification, anoxia, and heat shock. The production of thistype of molecules is a defense mechanism that allows the cell to adapt to anomalous situations and increase its survival capacity. In our studywe present a brief historical account on stress proteins, their association with some pathologies, and discuss the current state of knowledgeabout this type of molecules and the possible mechanisms involved in protein conformational disorders or proteopathies

Implicaciones de las proteínas de choque térmico (sHsp/HSPB) en el desarrollo de enfermedades degenerativas

Las proteínas de choque térmico pertenecen al grupo de proteínas de estrés y son moléculas presentes en todas las células, se unen a los péptidos nacientes para dirigir su plegamiento,  garantizando su estructura tridimensional y con ello su funcionamiento correcto. Dentro de éste grupo de moléculas se encuentran las proteínas de choque térmico pequeñas (sHsp/HSPB), también,  capaces de unirse a péptidos y proteínas dañadas por diversos tipos de agresiones, facilitando su reparación o degradación. En células expuestas a situaciones adversas se produce un rápido aumento en las concentraciones de estas proteínas. Aunque inicialmente se asoció la expresión de las proteínas de estrés a aumentos bruscos de temperatura, hoy día es conocido que existen en condiciones  fisiológicas normales y sus concentraciones se aumentan en respuesta a un amplio espectro de agresiones ambientales como: infecciones virales, inflamaciones, cuadros febriles, exposición a compuestos citotóxicos, acidificación del pH, anoxia o shock térmico. La producción de este tipo de moléculas constituye un mecanismo de defensa que permite a la célula adaptarse a condiciones anómalas y aumentar su capacidad de supervivencia. Se presenta en este trabajo, una breve reseña histórica de las proteínas de choque térmico pequeñas, su asociación con algunas patologías y se discute el estado actual del conocimiento  de este tipo de moléculas y los posibles mecanismos implicados en las enfermedades conformacionales o proteinopatías, en donde existen alteraciones en la conformación nativa de las proteínas.Palabras clave: Proteínas de choque térmico pequeñas (sHsp/HSPB), cuerpos de inclusión, enfermedades degenerativas, miopatías, mutaciones. AbstractImplication of stress proteins in degenerative diseases. Stress proteins are present in all the cells and participate in the synthesis of proteins binding their selves to the newly formed peptides to direct their folding, thus ensuring their three-dimensional structure and appropriate functioning. Besides, stress proteins are able to bind to damaged peptides and proteins due to diverse types of aggressions, enabling their repair or degradation. When cells are exposed to adverse situations, a rapid increase in concentration of stress proteins occurs. Stress protein expression had been associated to heat shocks only, but nowadays we know that stress proteins are induced as a response to a wide array of physiological and environmental aggressions such as: viral infections, inflammations, febrile responses, cell exposure to cytotoxic compounds, pH acidification, anoxia, and heat shock. The production of this type of molecules is a defense mechanism that allows the cell to adapt to anomalous situations and increase its survival capacity. In our study we present a brief historical account on stress proteins, their association with some pathologies, and discuss the current state of knowledge about this type of molecules and the possible mechanisms involved in protein conformational disorders or proteopathies. Key words: Heat shock proteins (Hsp), body inclusion, degenerative diseases, myopathies, mutations.Resumo Envolvimentos das proteínas de estresse em doenças degenerativas. As proteínas do estresse são moléculas presentes em todas as células e estão envolvidas no processo de síntese protéica, ligando-se aos peptídeos nascentes para dirigir o seu dobramento, o que garante sua estrutura tridimensional e, consequentemente, o seu bom funcionamento. Além disso, são capazes de se ligar a peptídeos e proteínas danificadas por diferentes tipos de agressão, facilitando a sua reparação ou degradação. Quando as células ficam expostas a situações adversas aumentam rapidamente as concentrações dessas proteínas. Embora no inicio associou-se a expressão das proteínas de estresse com uma mudança brusca de temperatura, atualmente é conhecido que elas são induzidas como resposta a um amplo espectro de agressões fisiológicas e ambientais, tais como: infecções virais, inflamações, febres, exposição das células a compostos citotóxicos, a acidificação do pH, anoxia ou choque térmico. A produção de tais células é um mecanismo de defesa que permite à célula se adaptar a condições anormais e aumentar a sua capacidade de sobrevivência. Neste trabalho se apresenta um breve histórico das proteínas de estresse, a sua associação com certas doenças e se discute o estado atual do conhecimento sobre este tipo de moléculas e os possíveis mecanismos envolvidos nas doenças conformacionais ou proteinopatias. Palavras chave: proteínas de choque térmico (Hsp), corpos de inclusão, doenças degenerativas, miopatias, mutaçõe

Predicción computacional de estructura terciaria de las proteínas humanas Hsp27, αB-cristalina y HspB8

Objetivo. Realizar predicciones computacionales de estructura de las proteínas humanas Hsp27, αB cristalina y HspB8. Materiales y métodos. La predicción de la estructura secundaria se obtuvo mediante un consenso de los programas de predicción secundaria GOR 4,nnPred,Sspro, APSSP2, JPredict, Porter, Prof, SOPMA, HNN y Psi-Pred. Los modelos de estructura terciaria se elaboraron a partir de fragmentos homólogos de proteínas con estructura terciaria conocida que fueron obtenidos por múltiples alineamientos. Empleando la secuencia primaria se obtuvieron perfiles de antigenicidad de las proteínas nativas y fueron analizados los perfiles de hidrofobicidad, polaridad, flexibilidad, accesibilidad tanto de las proteínas nativas como de las mutadas. Resultados. Las predicciones de estructura secundaria y terciariade las proteínas estudiadas muestran que en los tres casos, más del 65% son regiones en coil, 20-25% en hoja plegada y menos del 10% en alfa hélice. Los análisis de estructura primaria muestran que al menos uno de los perfiles estudiados, en cada mutación está alterado. Conclusiones. Los análisis comparativos de estructura sugieren que las mutaciones afectan la solubilidad de las proteínas mutadas y con ello su función como chaperonas moleculare