基于GEO數據庫探討UBE2T在肺腺癌中的作用

李晶 汪巍 彭敦鈺

[摘要]?目的?旨在通過整合單細胞測序數據與TCGA數據庫，探究在肺腺癌中泛素連接酶E2T（ubiquitin?binding?enzyme?EZT，?UBE2T）的作用，為揭示UBE2T在肺腺癌發生機制中的具體作用提供幫助。方法?本研究從GEO數據庫（GSE117570）下載了單細胞測序數據，并使用R語言進行數據質控和分析。同時，利用在線工具分析了TCGA數據庫中與肺腺癌相關的數據。通過整合TCGA數據庫與單細胞測序數據，分析UBE2T的潛在作用靶點。結果?差異分析結果表明，UBE2T可作為肺腺癌獨立的預后因子，并與患者預后不良相關。單細胞測序數據的整合分析顯示，與UBE2T相關的10個基因主要分布在單核細胞和T細胞簇中。通過CancerSEA數據庫的分析，發現UBE2T可能與細胞周期調控密切相關。結論?UBE2T可能通過調控細胞周期來促進肺腺癌的發生和發展。

[關鍵詞]?肺腺癌；單細胞分析；TCGA數據庫

[中圖分類號]?R734??????[文獻標識碼]?A????[DOI]?10.3969/j.issn.1673-9701.2024.08.005

Investigating?the?role?of?UBE2T?in?lung?adenocarcinoma?based?on?GEO?database

LI?Jing1，?WANG?Wei2，?PENG?Dunyu1

1.Department?of?Anesthesia，?Peoples?Hospital?of?Wuhan?University，?Wuhan?430060，?Hubei，?China;?2.?Department?of?Thoracic?Surgery，?Peoples?Hospital?of?Wuhan?University，?Wuhan?430060，?Hubei，?China

[Abstract]?Objective?To?investigate?the?role?of?ubiquitin?binding?enzyme?EZT?（UBE2T）?in?lung?adenocarcinoma?by?integrating?single-cell?sequencing?data?with?the?TCGA?database，?in?order?to?provide?insights?into?the?specific?molecular?mechanisms?of?UBE2T?in?lung?adenocarcinoma.?Methods?Single-cell?sequencing?data?was?downloaded?from?the?GEO?database?（GSE117570），?and?R?language?was?used?for?quality?control?and?analysis?of?the?data.?Additionally，?online?tools?were?employed?to?analyze?lung?adenocarcinoma-related?data?from?the?TCGA?database.?The?potential?target?genes?associated?with?UBE2T?were?identified?by?integrating?TCGA?and?single-cell?sequencing?data.?Results?Differential?analysis?using?the?TCGA?database?successfully?demonstrated?that?UBE2T?could?serve?as?an?independent?prognostic?factor?in?lung?adenocarcinoma，?and?it?was?correlated?with?poor?patient?outcomes.?Integration?of?single-cell?sequencing?data?revealed?that?UBE2T-associated?genes?were?mainly?distributed?in?mononuclear?cells?and?T?cells.?Furthermore，?analysis?using?the?CancerSEA?database?suggested?a?close?association?between?UBE2T?and?cell?cycle?regulation.?Conclusion?UBE2T?may?play?a?role?in?promoting?the?occurrence?and?development?of?lung?adenocarcinoma?through?the?regulation?of?the?cell?cycle.

[Key?words]?Lung?adenocarcinoma;?Single-cell?analysis;?TCGA?database

肺癌是全球主要致死性癌癥之一，其發病率不斷上升且年輕化趨勢明顯，對人類健康構成嚴重威脅[1]。多靶點治療已被廣泛研究證明在癌癥治療中優于單一藥物治療，因此尋找肺腺癌的治療靶點并揭示其發生機制顯得尤為重要。腫瘤組織由多種不同的腫瘤細胞構成，其特征與對治療的敏感性密切相關。隨著生物信息學技術的發展，從傳統的總體測序到單細胞測序的轉變為進一步揭示肺腺癌發病機制提供了幫助[2]。

泛素連接酶E2T（ubiquitin?binding?enzyme?EZT，?UBE2T）屬于UBE2超家族，在泛素化的第二步中起基礎作用。以往研究表明UBE2T參與范可尼貧血（Fanconi?anemia，?FA）DNA修復的調控，最近的研究發現UBE2T還參與人類癌癥患者的腫瘤發生、轉移過程并影響生存和預后[3-4]。癌癥組織樣本和細胞系中常見到異常的UBE2T表達[5]。相關實驗研究證實，UBE2T過表達可促進細胞增殖，而UBE2T敲低則可抑制細胞增殖[6]。然而，目前尚不清楚UBE2T是否為典型的致癌基因，也不清楚UBE2T除致癌作用外是否參與其他功能。此外，除了泛素化外，UBE2T是否還具有其他作用機制，以及其在肺腺癌中的表現如何仍不清楚。為了回答這些問題，需要對UBE2T進行進一步深入的研究。

本研究利用GEO數據庫公開的單細胞數據，選擇本研究課題組長期研究的基因UBE2T，并結合TCGA數據庫，分析UBE2T在肺腺癌發病機制中的可能角色，以期為研究UBE2T的具體分子信號通路提供幫助。

1??資料與方法

1.1??數據收集與處理

本研究從GEO數據庫下載了GSE117570的單細胞測序數據，并對數據進行了質量控制。質量控制的條件：①每個細胞至少表達3個基因；②每個基因至少在50個細胞中表達；③剔除線粒體基因占比超過5%的細胞；④每個細胞至少檢測到50個RNA分子。

1.2??單細胞Seurat包的使用

本研究使用R語言中的Seurat包進行單細胞數據分析，并設置相關參數條件：|LogFC|>1，P<0.05[7]。在進行數據質量控制后，本研究使用主成分分析（principal?component?analysis，?PCA）進行降維分析。使用FindCluster函數對細胞群進行識別，并使用tSNE函數進行可視化降維。然后使用Scanpy函數進行細胞軌跡分析，并使用clusterProfiler包進行GO富集分析，同時對相關的6個通路進行可視化。

1.3??TCGA數據庫

本研究使用在線網站GEPIA（http：//gepia.cancer-?pku.cn/）對TCGA數據庫進行在線分析，分析UBE2T在正常組和肺腺癌組中的差異表達情況，并對生存率和分期進行差異統計，結果顯示正常組與腫瘤組的生存率差異有統計學意義[8]。

1.4??CancerSEA數據庫

本研究使用CancerSEA數據庫（http：//?biocc.hrb?mu.edu.cn/CancerSEA/）分析UBE2T調控的與癌癥相關的細胞過程，包括細胞周期、細胞代謝、炎癥等7個癌癥相關的細胞過程。通過下載相關數據并進行進一步分析，使用氣泡圖進行可視化[9]。

1.5??HPA數據庫

本研究從HPA數據庫（http：//www.proteinatlas.org/）中下載了免疫熒光圖像，初步確定UBE2T在細胞中的定位。HPA數據庫中的所有圖像都可以獲得授權下載[10]。

1.6??統計學方法

本研究使用R軟件（R*64?4.0.2?版本）對數據進行處理分析（使用相關的R包：pheatmap、ggplot2）。本研究使用Log-rank檢驗確定顯著性，并使用Spearman系數表示變量之間的關聯。P<0.05為差異有統計學意義。

2??結果

2.1??UBE2T生存分析與細胞定位

通過利用TCGA數據庫中肺腺癌的數據，對正常組與腫瘤組中UBE2T的表達量進行統計分析，結果提示在腫瘤組織中UBE2T表達水平顯著下降，進一步根據UBE2T表達的中位值將樣本分為高低表達兩組，發現在低表達組中患者生存期明顯縮短（P<0.001），這與腫瘤組中UBE2T表達水平下降的結果相符。同時，UBE2T對患者分期也具有顯著影響。綜合以上分析結果可以得出，UBE2T可能是一個能夠影響患者預后的靶基因。為進一步探明UBE2T的分子功能，本研究從HPA數據庫中下載了UBE2T表達的熒光圖，綠色為靶蛋白，發現UBE2T大部分表達于細胞內，這提示UBE2T可能與細胞內部的信號通路調控相關（圖1）。

2.2??UBE2T相關基因單細胞分析

為進一步揭示UBE2T的分子功能，本研究從TCGA中下載的肺腺癌數據中，篩選出與UBE2T最顯著相關的10個基因進行單細胞分析（CACYBP、RAN、SNRPD1、CKS2、KPNA2、CKS1B、CELF2、TGFBR2、AKAP13、DPYSL2）。圖2A展示了單細胞數據質控結果，分別代表基因數，測序深度和線粒體含量，圖2B和圖2C展示了將細胞分為10個簇，每個簇代表的細胞種類，圖2D展示了與UBE2T最相關的10個基因的細胞分布。通過以上分析，本研究發現，與UBE2T最相關的基因主要分布于單核細胞與T細胞中。

2.3??細胞軌跡分析

與UBE2T相關的基因主要集中在T細胞和單核細胞中，為了進一步明確結果，本研究做了細胞軌跡分析（圖3A），通過細胞軌跡分析，本研究得出，隨著時間的增加，細胞可大致有3個走向（圖3B），其中與UBE2T相關的細胞簇大致位于第2支，因此，本研究對UBE2T相關細胞簇所在的一支做了GO富集分析（圖3C）。

2.4??UBE2T與細胞周期密切調控相關

單細胞分析結果表明，與UBE2T最為密切的10個基因主要分布在單核細胞和T細胞組中，然而，由于測序深度和數據的限制，本研究無法在單細胞圖中展現UBE2T的具體分布，因此，本研究利用在線網站（CancerSEA）分析了UBE2T可能的細胞學功能（圖4）。結果顯示，UBE2T與細胞周期調控關系最為密切，為進一步量化這個結果，本研究從CancerSEA數據庫中下載了相關數據，并計算了相關系數（R=0.71），且P<0.001。

3??討論

UBE2T是一種編碼蛋白的基因，它能夠編碼催化泛素與蛋白質共價結合的蛋白質，從而影響該蛋白的表達[11]。該基因存在缺陷會導致T細胞功能異常[12]。目前的研究證實，UBE2T通過影響多種信號通路（包括p53/AMPK/mTOR信號通路）來影響肺腺癌的發生和發展[13]。同時，UBE2T與患者的預后不良相關，并與患者的分期有顯著關系[14]。本研究系統探討了UBE2T的具體功能，并進行了驗證。結果顯示，在多數腫瘤的正常組和腫瘤組中，UBE2T差異有統計學意義，并且與肺腺癌患者的預后不良相關。本研究發現，與UBE2T相關的基因主要分布在單核細胞和T細胞中，并可能調控T細胞抗原提呈過程，從而影響肺腺癌的發生、發展。

研究結果表明，UBE2T與Th2細胞浸潤相關，且在乳腺癌中被證明可通過免疫調節來影響腫瘤細胞的浸潤[15-16]。本研究的實驗結果與這些研究結果相符合，進一步驗證了結果的準確性。最后，本研究進行了泛癌分析，發現UBE2T與細胞周期調控密切相關，因此，筆者猜想，UBE2T是否能夠通過影響T細胞分化周期進而影響其表達，這需要更多的相關研究來證明。

總之，本研究通過GEO單細胞測序數據和TCGA數據庫聯合分析，探討了UBE2T在肺腺癌中的作用。結果表明，該基因能夠通過調控細胞周期來影響肺腺癌的發生與發展，并與患者預后有關。然而，本研究仍存在一些不足之處，例如對數據的分析并不具有代表性。因此，在后續的研究中，需要對更多的患者進行研究驗證，以進一步完善本研究對UBE2T在肺腺癌發生發展中作用的認識。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2023–05–15）

（修回日期：2023–11–25）