基于模糊Petri網(wǎng)的基因調(diào)控網(wǎng)絡建模研究.pdf

1、基因芯片及高吞吐量的DNA測序機技術的發(fā)展導致了超大規(guī)模的基因組數(shù)據(jù)的集成，而將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有價值的生物信息是目前人們面臨的最大挑戰(zhàn)，同時也成為基因調(diào)控網(wǎng)絡研究中的一個新領域。此外研究和了解基因調(diào)控網(wǎng)絡因果關系以及對DNA序列功能的評價對人們生活具有重要意義。相對于國外，我國在這一新興領域的研究水平還是處于落后階段，因此本文將從兩個方面對基因調(diào)控的研究進行完善:DNA序列可信度的預測和基因表達水平影響程度的預測。
　　針對DNA

2、序列可信度的預測問題，將模糊Petri網(wǎng)(FPN)與有色Petri網(wǎng)(CPN)相結合，提出了一種基于模糊有色Petri網(wǎng)(FCPN)的方法來對DNA堿基序列可信度預測的模糊推理過程進行建模。模型中使用三個輸入變量來確定DNA堿基序列的可信度，分別為height，peakness和spacing。模型中的組成部分分別對應著不同類型的模糊操作，如If—parts和Then—parts等規(guī)則。 FCPN模型在模糊Petri網(wǎng)的基礎上結合了有色

3、Petri網(wǎng)，這就使FCPN方法在保證等量信息的同時，可以克服原有網(wǎng)絡規(guī)模大、計算步驟冗余、時間長的缺點，從而提供完整的結構化表示。再此基礎上建立了DNA堿基可信度推理的FCPN模型，并得出了最終結果，與FPN方法進行比較，F(xiàn)CPN模型表現(xiàn)出較好的適應性，簡化了模型的同時提高了預測的準確性。
　　針對基因表達水平影響程度的預測問題，提出一種基于逆向推理和模糊Petri網(wǎng)思想的算法來對激活/抑制和目標基因間的調(diào)控關系進行建模，即根據(jù)

4、輸入的激活/抑制(activator/repressor)基因的表達水平來預測目標基因表達水平值。該方法通過FPN模型對激活/抑制和目標基因三基因的正向推理得出目標基因表達值后，采用逆向推理理論對模型進行返溯，并對結果和模型進行分析。該模型不僅可以準確的預測目標基因的表達水平，很好的模擬了基因調(diào)控網(wǎng)絡的因果關系，而且得到了規(guī)則庫中具體的作用規(guī)則以及輸入基因?qū)δ繕嘶虮磉_的影響程度，從而有助于制藥，疾病診斷等領域的研究與探索。最后通過實例