利用生物信息學發現基因HADH與SRC為卵巢癌潛在治療靶基因

郭世民，李紅梅?

（青島大學醫學院，山東 青島 266021）

中國卵巢癌的病死率較高，已經嚴重威脅到我國婦女的生命質量，應該成為女性人群中重點防治的惡性腫瘤之一[1]。因此全面研究卵巢癌的發病機制，并建立起有效的預防和診療方案，是我們目前迫切應該解決的問題。當下，基于基因芯片技術，利用生物信息學方法進行系統分析，研究腫瘤相關的基因以及其調控機制，是功能基因組學的主要研究手段之一。在本研究中，我們利用公共基因芯片數據庫（Gene Expression Omnibus，GEO），整理了其中的卵巢癌基因相關的表達的芯片數據，并通過生物信息學技術篩選出卵巢癌的相關基因。

1 資料與方法

1.1 數據來源

從GEO（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/geo）數據庫下載整理卵巢癌基因芯片數據。數據集篩選條件：（1）數據集屬于全基因組RNA含量表達芯片；（2）人類卵巢癌患者組織與正常卵巢組織進行對照。

1.2 方法

在GEO網站利用GEO2R 在線分析軟件進行差異表達基因數據分析，獲得差異基因。利用Cluego[2]對所有差異表達基因進行基因本體論（Gene Ontology，GO）富集分析和信號通路的富集分析（KyotoEncyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）。最后利用Cytoscape[3]對所有差異基因的編碼蛋白構建蛋白相互作用網絡（PPI）。

2 結 果

2.1 芯片數據

經過檢索與整理，將卵巢癌基因芯片GSE105437數據納入研究。

2.2 差異基因選擇

利用在線工具GEO2R 進行芯片表達量預處理，進而篩選差異表達基因。篩選差異基因的限定條件為：p≤0.05，logFC≥2。卵巢癌基因芯片中共篩選出差異基因196 個，其中上調基因149個，下調基因47個。差異基因情況見圖1。生物信息學分析在這些差異基因中進行。

2.3 基因本體論富集分析

對所有差異基因進行基因本體論富集分析，結果顯示差異基因富集B細胞增殖調節、細胞生長因子調節、化學致癌作用等與卵巢癌的發病相關。對這些差異基因功能的關系構建網絡；見圖2。

2.4 編碼蛋白相互作用

用Cytoscape分析差異基因的蛋白之間的作用網絡。得分前五的基因有ALDH6A1、HADH、FYN、SRC和TNF，即與卵巢癌高度相關的關鍵基因。見圖3。

2.5 生存預后分析

用在線工具Kaplan Meier Plotter對分析出的關鍵基因進行生存預后分析。得到HADH，SRC兩個差異基因的生存預后有明顯差異。見圖4，圖5。

3 討 論

本研究基于生物信息學分析，從GEO數據庫中整理收集了卵巢癌基因表達的數據，進行卵巢癌相關差異基因篩選。共篩選出差異基因196個，其中上調基因149個， 下調基因47個，從中進行GO富集分析，這些基因的功能富集在B細胞增殖調節、細胞生長因子調節、化學致癌作用。其中B細胞增殖調節與卵巢癌的發生有關[4]。

用Cytoscape構建了差異基因蛋白相互作用網絡，網絡中的關鍵基因有ALDH6A1、HADH、FYN、SRC和TNF。利用在線工具Kaplan Meier Plotter對分析出的關鍵基因進行生存預后分析。得到HADH，SRC兩個差異基因的生存預后有明顯差異。羥酰-CoA脫氫酶（HADH）是3-羥酰輔酶A脫氫酶基因家族的成員。HADH編碼的蛋白質在線粒體基質中起作用以催化作為β-氧化途徑的一部分的直鏈3-羥基酰基-CoA的氧化。其中中鏈脂肪酸的酶活性最高。這個基因的突變導致了一種家族性高胰島素血癥型低血糖癥。人類基因組在15號染色體上含有該基因的相關假基因[5]。與其他先天性脂肪酸氧化缺陷不同，短鏈L-3-羥基酰基輔酶A（HADH）缺乏癥的特征是在新生兒或嬰兒期具有低胰高血糖癥的低血糖癥。HADH與卵巢癌之間的分子機制還需要進一步的研究。Src原癌基因（Src）該基因與勞斯肉瘤病毒的v-src基因高度相似。這種原癌基因可能在胚胎發育和細胞生長的調節中起作用。由該基因編碼的蛋白質是酪氨酸蛋白激酶，其活性可以被c-SRC激酶磷酸化抑制。該基因的突變可能參與結腸癌的惡性進展。已經發現編碼相同蛋白的兩種轉錄本變體用于該基因。由于Src在細胞膜上被激活，Src易位到細胞膜被認為是其募集粘著斑的關鍵所在。膜靶向缺陷Src突變SrcG2A本地化的焦點粘連，表明直接招募Src從胞漿到局灶性粘連。此外，直接募集的Src分子顯示增強焦點粘連處的樁蛋白動態。Src原癌基因與腫瘤的關系已經有所進展，與卵巢癌之間的潛在的分子機制有待進一步的研究。

GEO是一種支持符合MIAME標準的數據提交的公共功能基因組數據庫。 它接受基于數組和序列的數據，并提供工具來幫助用戶查詢和下載基因表達譜。本研究通過選擇GEO數據庫中卵巢癌的芯片，篩選出卵巢癌與正常組織有差異的相關關鍵基因。通過統計學計算與數據挖掘，卵巢癌發病可能與HADH，SRC等基因有關，為卵巢癌病因研究提供了新的方向，也為我國女性卵巢癌危險因素的研究提供了依據。

[1] 張爽爽,夏慶民,鄭榮壽,陳萬青.中國2010年卵巢癌發病與死亡分析.中國腫瘤 2016(03)∶169-173.

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[3] Franz M,Lopes CT,Huck G,Dong Y,Sumer O,Bader GD∶Cytoscape.js∶a graph theory library for visualisation and analysis.Bioinformatics 2016,32(2)∶309-311.

[4] Kim JY,Do SI,Bae GE,Kim HS∶B-cell translocation gene 1 is downregulated by promoter methylation in ovarian carcinoma.Journal of Cancer 2017,8(14)∶2669-2675.

[5] Martins E,Cardoso Ml Fau - Rodrigues E,Rodrigues E Fau - Barbot C,Barbot C Fau - Ramos A,Ramos A Fau- Bennett MJ,Bennett Mj Fau - Teles EL,Teles El Fau -Vilarinho L,Vilarinho L∶Short-chain 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase deficiency∶the clinical relevance of an early diagnosis and report of four new cases.(1573-2665(Electronic)).