布尔网络到离散时间马尔科夫模型的转换及性质研究——以大鼠干细胞基因调控网络为例

来源：华东师范大学学报·哲学社会科学版杂志2018年第1期北京时间：

作者：吕悦, 张敏, 秦旭东, 严佳

单位：吕悦,女,硕士研究生,研究方向为形式化验证.E-mail:lvyue2013@foxmail.com.

摘要：提出了一种基于概率模型检测技术的新方法用于解决生物工程中基因调控网络探查吸引子这一关键问题.以大鼠干细胞基因调控网络的吸引子找寻这样一个具体问题为例，将布尔网络表示的基因调控网络的更新函数通过对应的真值表，转换为离散时间马尔科夫链，写入模型检测工具PRISM中；之后通过验证模型的系统性质的技术去验证每个基因在很长一段时间之后的激活概率，以此找到基因调控网络中的吸引子.同时，通过添加基因扰动的方式，改变每个基因的激活/抑制概率，可以找到每个基因对其他基因的促进/抑制关系.实验表明，大鼠干细胞基因中有7个基因在一段时间后状态不变，剩余基因的变化共同构成了一个吸引环.整个检测流程简洁易用，可以直接找出吸引子.进一步地，实验准确地找出了大鼠干细胞中Gata1基因的抑制/促进对象，此实验结果对解决大鼠的白血球减少症有着治疗方面的意义.

关键词：布尔网络,离散时间马尔科夫链,基因调控网络,

基金资助：国家自然科学基金（6167202）