Petri Net-Based Quantitative Modeling and Validation of p16-mediated Signaling Pathway

Abstract

It has been a few decades since computer-based quantitative modeling methods are being applied to biological systems for enabling illustration and investigation of biological processes in a realistic way. One of the various modeling tools is Petri nets, which allow us to model pathways in biological sciences due to its extended definitions, such as hybrid functional Petri nets. In this dissertation, by using hybrid functional Petri nets, we propose the most detailed quantitative model for p16-mediated pathway, which is a critical pathway in tumor progression. Also, simulations were conducted to validate our model, and further to make some predictions regarding the quantitative behavior of the major components and complexes in this pathway. Keywords: hybrid functional Petri net, p16-mediated pathway, quantitative modeling, simulation

ÖZ: Bilgisayar tabanlı niceliksel modelleme metodları son birkaç on yıldır biyolojik sistemlere biyolojik süreçlerin gerçekçi bir şekilde betimlenebilmesi ve incelenebilmesi için uygulanmaktadır. Var olan birçok metodtan biri de hibrit fonksiyonel Petri ağları gibi uzantıları sayesinde biyolojik bilimlerdeki süreçsel yolları modellememizi sağlayan Petri ağlarıdır. Bu tezde, hibrit fonksiyonel Petri ağlarını kullanarak tümör oluşumunda kritik bir biyolojik süreç olan p16 merkezli biyolojik sürecin var olan en detaylı niceliksel modelini öne sürmekteyiz. Buna ek olarak, modelimizi geçerli kılmak ve bu biyolojik sürecin temel öğelerinin niceliksel davranışları hakkında tahminlerde bulunmak amacıyla simülasyonlar yürütülmüştür. Anahtar Kelimeler: hibrit fonksiyonlu Petri ağları, p16 merkezli biyolojik süreç, niceliksel modelleme, simülasyon