基于癌癥基因圖譜數據庫的肺腺癌HJURP表達與預后分析*

安義均,趙雄,張文英,范松,吳雪林,余立丹

(昭通市第一人民醫院/昆明醫科大學附屬昭通醫院血管腫瘤科,云南 昭通 657000)

肺癌是目前最常見的惡性腫瘤[1],肺腺癌占到了肺癌整體的40%左右[2]。近年來肺癌相關分子機制的研究取得了較大突破,肺癌患者預后得到了一定改善,但仍然有很多的基因及其功能未被完全了解,而尋找肺癌發生發展過程中可能涉及的相關基因及機制對于了解肺癌發病機制、發現潛在的治療靶點及預后預測均具有重要的臨床意義。

Holliday交叉識別蛋白(Holliday Junction Recognition Protein,HJURP)是近年來新發現的一種參與著絲粒組成的細胞周期調節蛋白。以往的研究結果顯示HJURP在肝癌、口腔癌、膀胱癌、乳腺癌等腫瘤中高表達[3-6],同時有研究證明HJURP高表達膽管癌、結直腸癌患者臨床預后更差[7,8],HJURP可能參與這些腫瘤的發生、發展過程。但目前HJURP在肺腺癌方面的研究較少,本研究擬通過對癌癥基因組圖譜(The Cancer Genome Atlas,TCGA)數據庫中肺腺癌數據進行統計分析,以了解肺腺癌患者HJURP的表達情況與預后關系及HJURP在肺腺癌發生發展過程中潛在的涉及通路,為尋找肺腺癌潛在治療靶點及預后預測提供一定的理論依據,現報道如下。

1 材料與方法

1.1 數據下載與處理

在TCGA官網(https://portal.gdc.cancer.gov/)下載肺腺癌患者腫瘤及癌旁樣本的mRNA表達數據文件及臨床數據文件,下載時間為2019-06-18,其中肺腺癌樣本共535例、癌旁樣本59例,利用perl語言(perl 5.30.0)和Excel軟件(office 2016)對數據進行處理及篩選,排除臨床數據不完整的病例。

1.2 KEGG富集分析與蛋白互作網絡分析

利用基因集富集分析(Gene Set Enrichment Analysis,GSEA)軟件(GSEA 3.0)進行京都基因和基因組百科全書(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析,隨機組合次數設置為1000次。利用STRING 11.0數據庫(https://string-db.org/)對HJURP進行蛋白互作網絡分析,最小交互次數設為0.99。

1.3 統計學分析

利用R軟件(R3.6.0)進行統計學分析,根據HJURP表達量與中位值的關系區分高表達和低表達組。采用KS(Kolmogorov-Smirnov,KS)檢驗或Wilcox檢驗進行臨床病理特征與基因HJURP表達差異分析,采用Kaplan-Meier模型對患者預后進行生存分析,單因素及多因素分析采用比例風險回歸模型(COX回歸模型)進行分析。設P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 HJURP在腫瘤組織和癌旁樣本中的表達和配對分析結果

HJURP在肺腺癌組織中較癌旁組織表達增高,差異具有統計學意義,見圖1、圖2。

圖1 HJURP在腫瘤和癌旁組織中的表達差異結果

圖2 HJURP在腫瘤和癌旁組織中表達的配對結果

2.2 HJURP表達與患者預后關系

HJURP高表達組患者生存預后較低表達組更差,兩者差異具有統計學意義,見圖3。

圖3 HJURP表達與患者的生存關系圖

2.3 HJURP表達與肺腺癌患者臨床病理相關性分析結果

HJURP的表達水平與年齡(≥65歲VS.<65歲)、性別、吸煙程度(1 VS.2、3、4、5)、是否淋巴結轉移(N0 VS.N1、2、3)以及分期(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)等臨床病理因素具有顯著相關性,見圖4。

圖4 HJURP表達水平與肺腺癌患者臨床病理特征的相關性結果

2.4 患者預后因素的單因素及多因素分析結果

單因素及多因素分析結果均顯示HJURP可作為肺腺癌患者獨立預后因子影響患者預后(P<0.05),見表1。

表1 肺腺癌患者預后影響因素分析結果

2.5 基因富集分析結果

GSEA富集分析結果顯示與HJURP正相關的KEGG通路主要包括細胞周期、基礎轉錄因子、泛素化介導的蛋白降解、P53信號通路、錯配修復等,見圖5。

圖5 HJURP的GSEA富集分析KEGG相關通路圖

2.6 蛋白互作網絡分析結果

蛋白互作網絡分析結果顯示與HJURP蛋白直接或間接相互作用的蛋白包括:著絲粒蛋白A(centromere protein A,CENPA)、MIS18結合蛋白1(Mis18-binding protein 1,MIS18BP1)、OPA結合蛋白5(Opa-interacting protein 5,OIP5)等,見圖6。

圖6 HJURP蛋白互作網絡分析圖

3 討論

既往的研究表明HJURP在多種腫瘤組織中明顯高表達,且HJURP高表達患者預后多較差。本研究中發現在肺腺癌中HJURP較癌旁正常組織明顯高表達,表達水平與患者年齡、性別、吸煙程度、是否淋巴結轉移以及分期等具有相關性,同時HJURP高表達患者的生存預后更差,HJURP可作為肺腺癌患者的預后預測因子。

HJURP基因的表達水平與預后的相關性在多種腫瘤的研究中被證實,Hu等[9]人分析164例肝細胞肝癌患者HJURP基因表達情況與臨床預后關系,其單因素分析結果顯示HJURP高表達與患者總生存、腫瘤數目、分化程度、TNM分期及BCLC分期等均具有相關性,多因素分析顯示HJURP可作為肝癌患者的獨立預后因素預測患者臨床預后。同樣Li等[10]人發現在晚期漿液性卵巢癌中HJURP高表達患者淋巴結轉移率更高、預后更差。而Hu等[11]人的研究結果則表明HJURP的表達水平不僅能預測乳腺癌患者的預后,同時還能預測患者對放療的敏感性。

本研究中HJURP在肺腺癌組織中較癌旁正常組織明顯高表達,而生存分析結果顯示HJURP高表達組肺腺癌患者生存預后明顯差于低表達組,同時HJURP的表達水平與患者是否發生區域淋巴結轉移及分期等具有相關性,發生區域淋巴結轉移患者及分期越晚的患者HJURP表達水平越高,表明HJURP基因可能參與肺腺癌細胞的增殖與轉移。Wei等[12]人研究發現,敲除非小細胞肺癌HJURP基因后能夠明顯抑制Wnt/β-catenin信號通路,從而抑制腫瘤細胞的增殖與轉移,表明HJURP可能是通過激活Wnt/β-catenin信號通路加速肺腺癌腫瘤細胞的增殖與轉移。另外Chen等[13]人在肝癌的研究中發現HJURP在肝癌細胞中通過上調SPHK1介導腫瘤上皮間質轉化,從而促進腫瘤的轉移,而在以往的研究中上皮間質轉化被認為是肺腺癌侵襲、轉移及發生耐藥的重要因素[14],但HJURP是否通過上皮間質轉化參與肺腺癌的侵襲與轉移目前尚不清楚。

本研究中GSEA富集分析結果顯示與HJURP表達正相關的通路包括細胞周期調節、基礎轉錄因子、P53信號通路等,而細胞周期調控異常是腫瘤發生、發展等重要因素。HJURP蛋白作為組蛋白伴侶結合蛋白,在G1期早期通過與組蛋白H3的異構體cenH3(CENP-A)結合進而募集更多的CENP-3沉積于著絲粒,完成著絲粒的組裝并保證其穩定性,HJURP蛋白作為參與著絲粒組裝的重要組成結構,對細胞的正常有絲分裂及細胞周期的調控具有重要意義[15-17]。同樣P53信號通路異常是重要的腫瘤相關通路,Heo等[18]人發現在人成纖維細胞和內皮細胞中HJURP通過P53依賴途徑調節細胞衰老,當P53敲除后,HJURP減少導致的衰老表型消失。而P53信號通路同樣可能是HJURP調節肺腺癌細胞增殖、轉移的重要相關信號通路。泛素化介導的蛋白降解是機體為維持內環境穩定而廣泛存在于真核細胞內的一種重要蛋白降解形式,如果泛素蛋白酶系統失調時,內環境穩定可能被打破,進而導致腫瘤發生、發展。另外基因錯配修復同樣對于維持基因組的穩定性具有重要意義,當基因錯配修復缺陷時則無法修復錯配基因,進而導致腫瘤的發生。所以HJURP的功能可能不僅僅是通過參與著絲粒組成進而保證有絲分裂正常進行,同時通過其他相關途徑參與體內蛋白酶降解、基因錯配修復等,當HJURP表達異常時亦可能導致以上功能異常。

綜上所述,HJURP在肺腺癌中明顯高表達且其表達水平與患者預后具有相關性,可作為肺腺癌患者的預后預測因子及潛在的治療靶點。