PRISM으로 분석한 PDGF 신호전달 경로

초록

본 논문은 확률적 모델 검사기 PRISM을 이용해 혈소판 유래 성장인자(PDGF) 신호전달 경로를 정량적 검증한다. CTMC 기반 모델을 구축하고 CSL·CSL‑Reward 로직으로 경로 활성화 확률, 정상 상태 비율, 반응 중요도 등을 분석함으로써 기존 ODE 모델이 놓친 확률적·시간적 특성을 드러낸다.

상세 분석

이 연구는 시스템 생물학과 형식 검증을 접목한 대표적인 사례로, 먼저 PDGF‑PDGFR 결합, MAPK 및 PI3K/Akt 두 주요 하위 경로, 그리고 양·음성 교차조절을 포함하는 17‑분자 서브네트워크를 선정하였다. 저자들은 기존 ODE 모델을 기반으로 각 반응을 연속시간 마코프 체인(CTMC) 형태로 변환했으며, PRISM의 모듈식 구조를 활용해 분자 상태를 이진 변수(활성/비활성)로 표현하였다. Guarded command 형태의 전이 규칙은 반응 속도 상수를 전이율(rate)로 매핑함으로써 실제 생화학적 반응 속도와 일치하도록 설계되었다.

분석 목표는 세 가지로 구분된다. 첫째, PDGF 자극에 따른 신호 전파의 시간‑확률 프로파일을 구해, 특정 시점(t)에서 MAPK·Akt 활성화 비율을 정량화한다. 이를 위해 CSL의 ‘F