食管鱗癌相關蛋白相互作用網絡拓撲分析暨實驗研究.pdf

1、目的:食管鱗癌與其它腫瘤一樣，是一種復雜疾病。復雜性系統(tǒng)理論逐漸應用于生物醫(yī)學領域研究，特別是復雜疾病諸如腫瘤的探究。蛋白質相互作用網絡是最常研究的生物分子網絡，近年來模式生物研究表明，網絡中Hub蛋白（高度連接的節(jié)點）具有重要生物學功能，在人類疾病網絡中，腫瘤蛋白傾向成為Hub節(jié)點。本研究的目的:1）構建食管鱗癌相關蛋白相互作用網絡并分析其拓撲學特征。2）探討Hub基因在食管鱗癌組織和遠端正常組織中mRNA和蛋白質的表達狀況。3）探討

2、兩個表觀遺傳抑制劑5-aza-DC、TSA以及Lrig1過表達對食管癌細胞ECA109細胞株Hub基因mRNA表達的影響。
　　方法:1）首先，從PubMed數(shù)據(jù)庫和中文數(shù)據(jù)庫，應用PolySearch文獻挖掘軟件，確認食管鱗癌相關基因/蛋白，并將這些基因分成兩組，一組來自Pubmed數(shù)據(jù)庫，不受民族地域限制，另一組來自中文數(shù)據(jù)庫，僅限與新疆哈薩克族食管鱗癌相關。然后，應用復雜網絡分析軟件Pajek和Cytoscape軟件，以“度

3、”和“介數(shù)”這兩個指標，構建五個級別的食管鱗癌相關蛋白質相互作用網絡。最后，分析這些網絡的拓撲學特征和生物學特征之間的關系。2）分別從48例漢族和40例哈薩克族食管鱗癌組織及配對的正常組織提取mRNA，應用半定量RT-PCR，對Hub基因進行mRNA水平的檢測，并分析這些基因在癌組織和無癌組織中的陽性表達率、表達量的差異以及與患者的臨床病例關系。最后，運用免疫組化技術，在33例哈薩克族食管鱗癌組織及配對的正常組織切片確認幾個基因蛋白表達

4、狀況。3）采用DNA甲基化轉移酶抑制劑5-aza-DC及組蛋白去乙?；敢种苿┲泼咕谹(TSA)作用于食管癌ECA109細胞，并檢測目的基因表達狀況。過表達食管癌ECA109細胞Lrig1，然后檢測目的基因在過表達組和對照組表達差異。
　　結果:1）在核心網絡CNCA中，最大子網絡的節(jié)點數(shù)為214個，子網個數(shù)為83個，與100個隨機網絡相比均具差異。擴展網絡中蛋白與KEGG數(shù)據(jù)庫27條生物學途徑相關，最相關的路徑為“Paths_

5、in_cancer”。根據(jù)兩組五個級別的骨干網絡分析，節(jié)點介數(shù)越高成為“Paths_in_cancer”成員的概率越高、互為對方相關基因的概率越高。兩組初始基因衍生出來的類似網絡相應重疊率比兩組初始基因的重疊率更高。2)在漢族組和哈族組大部分基因mRNA表達率均高于50％，漢族組，癌組織與正常組織中表達率有統(tǒng)計學差異的基因有3個，分別是AR、EGFR、SPP1;哈族組具有差異兩個:AR和EGFR。漢族組表達上調的基因11個:EP300、

6、VIM、KDM5B、MDM2、SFN、AR、CUL1、EGFR、PTEN、SHC、SPP1;漢族組表達下調的基因2個:TP53和Sumo2。哈族組上調的基因7個:EGFR、NEDD8、VCP、UBD、AR、MMP2、UBE2I;哈族組表達下調的基因2個:BCL2和CUL3。應用Wilcoxon秩和檢驗比較5個基因:AR、EGFR、MMP2、UBD以及VIM在癌組織與遠端正常組織中蛋白表達均具差異。3）在5-aza-dc組表達下調的基因有

7、5個:AR、ARRB2、CAND1、MAPK14、MYC。表達增強的基因有3個:UBD、UBE2I以及PTEN。TSA組下調的基因有6個:ARRB2、CAND1、HSP90AA1、MAPK14、UBD以及MYC;表達上調的基因有2個:AR和UBE2I。5-aza-dC+TSA聯(lián)合組，兩因素對基因表達表現(xiàn)拮抗作用1個:AR，協(xié)同作用下調的基因有3個:MAPK14、UBD及UBE2I。Lrig1過表達導致ECA109細胞下調的基因有5個:A

8、R、MMP2、HSP90AA1、MGMT、SUMO2。
　　結論:1）網絡分析提示Hub基因蛋白與食管鱗癌發(fā)生、發(fā)展具有相關性。2）大部分Hub基因在腫瘤和正常組織都呈陽性表達，提示這些基因具有重要的生物學功能，它們的異常表達可能會出現(xiàn)在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中，譬如在漢族異常表達的13個基因以及哈族標本異常表達的9個基因，分布在眾多與腫瘤相關的生物學調控途徑。3）5-aza-DC作用ECA109細胞后，AR、ARRB2、CAND1、

9、MAPK14、MYC表達降低，可能系與其表達相關的抑癌基因的轉錄活性恢復有關;UBD、UBE2I、PTEN表達增強，機制可能由于其啟動子區(qū)的甲基化狀態(tài)的改變有關。TSA藥物調控后，AR和UBE2I基因表達上調，說明其基因啟動子區(qū)乙?；降淖兓梢灾苯訁⑴c其基因的轉錄表達。Lrig1組AR、MMP2、HSP90AA1、MGMT以及SUMO2表達下調，其調控機制可能為Lrig1作為EGFR的抑制因子導致EGFR活性降低，進而影響了這些基因