35、核心形式化分子生物学：理论与应用探索

核心形式化分子生物学：理论与应用探索

1 引言

在生物信息学领域，形式化模型在分子生物学中的潜在价值早已得到认可。后基因组生物学正不断构建出规模愈发庞大的分子层面反应网络，不久之后，或许就能获得对简单生物体从微观分子层面的详尽描述。因此，任何有助于研究和理解这些网络的工具都备受期待。

目前，最适合完成这一任务的计算模型尚不明确。从常微分方程的布尔分析到混合系统的模型检查，各种分析框架都有其应用案例。本文采取了不同的方法，构建了一种专门用于表示和研究分子层面生物网络的演算。

1.1 研究贡献

• 提供演算工具 ：构建了一种演算，能够对分子生物学的重要部分进行建模。该演算经过了测试，例如在模拟控制细胞周期的庞大分子反应网络时表现良好。
• 证明复杂反应物的可约性 ：构建了一种编码方式，证明了在合适的数学意义上，复杂反应物是多余的。这一结论不仅具有数学意义，还可能引发生物学问题的思考。
• 实现到π - 演算的编译 ：将所构建的形式主义编译到π - 演算中。这种编译有助于在演算中定义反应，并且可以丰富模型。遵循Regev的原则，将物理连接表示为私有名称共享。

1.2 形式主义的扩展与挑战

该形式主义具有扩展的潜力，例如可以轻松添加合成（包括转录因子）和降解反应，也可以添加解复合规则。然而，在不同的语义框架下，这些扩展的效果可能不同。例如，在纯定性的非确定性语义下，解复合规则可能没有太大作用，但在马尔可夫过程的结构下，解复合规则会产生影响。 </