纺锤体微管动粒连接相关基因和DNA修复基因与癌症发生发展生物信息学评价及荟萃分析

发布时间：2020-05-10 13:09

【摘要】：目的:SKA复合体和KMN网络关键蛋白共同作为纺锤体微管和动粒之间的连接的重要组成成分,参与真核生物的有丝分裂过程,介导多种肿瘤的发生与发展。SKA复合物由3个亚基SKA1、SKA2和SKA3构成;KMN网络关键蛋白由NDC80、KNL1、MIS12、NUF2、SPC24和SPC25,共同调节纺锤体微管-动粒连接过程。这些关键蛋白的异常表达与肿瘤的发生发展密不可分,但是在乳腺癌中具体参与机制不清。因此我们系统性生物信息学研究纺锤体和动粒结合复合物(SKA)与KMN网络(MIS12-NDC80-KNL1)中的关键基因在乳腺癌发生以及各个分子亚型中的表达情况以及与乳腺癌预后的相关性。通过系统性生物信息学和荟萃分析挖掘DNA损伤修复相关基因mRNA表达水平以及候选多态性SNP位点和肿瘤的发病风险的相关性。方法:本研究首先通过oncomine数据库和cBioPortal数据库,分析SKA复合体与KMN网络相关基因在肿瘤中的mRNA表达情况和DNA突变情况。通过PRECOG数据库,分析上述基因与癌症患者预后的相关性。通过String数据库分析它们之间的相关性。然后我们利用TCGA数据库,分析上述相关基因在乳腺癌患者和正常患者中的表达情况,以及它们的共表达的基因,下一步利用DAVID对共表达基因进行了基因功能注释分析。并且我们通过Breast cancer geneexpression miner v4.1数据库,分层分析上述基因在不同类型的乳腺癌中的mRNA表达情况,例如患者年龄,受体状况,淋巴结转移状态,乳腺癌分子亚型等。最后我们通过Kaplan-Meier曲线分析候选基因的高低表达对乳腺癌患者的无复发生存期(RFS)和无远处转移生存期(DMFS)的影响。采用Oncomine和GENT数据库分析了DNA修复基因在肿瘤中的表达。采用PRECOG数据库,分析了DNA修复基因的在肿瘤中的预后突变情况。然后,使用cBioPort数据库分析了DNA修复基因在肿瘤中的突变情况。最后应用荟萃分析的方法探究了DNA修复基因的单核酸突变和癌症发病风险的相关性。结果:1.基于Oncomine平台,发现SKA复合体、NDC80复合体和KNL1相关基因在乳腺癌和其他肿瘤显著高表达。只有MIS12在乳腺癌和其它肿瘤中低表达。同时在cBioPortal平台上,分析发现SKA1、SKA2和SKA3等基因的突变很低,与其在肿瘤中高表达的相关性不大。最后应用PRECOG网站计算了Z-SCORE值,系统的分析了这些基因对肿瘤患者预后的影响,发现除了MIS12基因的其它基因的mRNA表达量都与患者的总生存期缩短相关。2.通过TCGA数据库,结果得出除了MIS12基因,其余基因在乳腺癌中高表达,且具有统计学意义(P0.05),且通过共表达分析得出,发现它们都与乳腺癌的有丝分裂、细胞周期和细胞的分裂有关。3.应用Breast cancer gene-expression miner v4.1数据库,发现SKA复合体、NDC80和KNL1相关基因的mRNA表达水平与乳腺癌的表型密切相关,在三阴型乳腺癌癌比非三阴型的乳腺癌的表达高(P0.05),基底型比非基底型的乳腺癌的表达高(P0.05),SBRIII期乳腺癌表达最大,SBRII乳腺癌次之,SBRI期乳腺癌表达最少。4.Kaplan-Meier法Log-rank检验分析后发现SKA复合体、NDC80复合体和KNL1相关基因的mRNA水平高表达与RFS、DMFS显著缩短相关(P0.05)。5.在乳腺癌、结直肠癌和卵巢癌等33种肿瘤中,发现XPA和XPC存在异常低表达、而XPD、WRN和XPF存在异常高表达;预后分析发现XPA和XPC低表达与肿瘤患者的总体生存期延长相关联,而XPD、WRN和XPF高表达与肿瘤患者的总体生存期缩短相关联。6.Meta分析共纳入58项研究,分析后发现XPArs10817938 CC基因型,XPDrs238406位点AA基因型显著增加肿瘤患者的发病风险;同时XPFrs3136038xxx基因型降低肿瘤患者的发病风险。但是在分层分析中,XPArs2808668位点CC基因型在除了消化系统肿瘤的肿瘤患者中,降低了肿瘤发病风险,而且WRNrs1346044CC基因型和WRNrs1801195TT基因型分别显著增加乳腺癌和生殖系统肿瘤患者的发病风险XPC rs1870134与肿瘤患者的发病风险无关。结论:1.纺锤体-动粒相关基因SKA1、SKA2、SKA3、NDC80、KNL1、NUf2、SPC24和SPC25在多种肿瘤中高表达,尤其是在乳腺癌中更为显著,表明其与乳腺癌发生密切相关。2.候选基因在乳腺癌分子亚型三阴性乳腺癌和基底型乳腺癌中异常高表达,并且与高SBR分期呈正相关,表明其与乳腺癌恶性程度以及患者病理进程相关联3.我们通过SKA复合体、NDC80复合体和KNL1的相关基因在乳腺癌中的生存分析发现,除MIS12基因之外的其它基因mRNA的高表达都与患者的RFS以及DMFS缩短相关联,提示其可作为乳腺癌预后评估的分子标记。4.通过对33种肿瘤的生物信息学分析,根据GEO数据集,XPA和XPC mRNA表达降低,XPD、XPF和WRN表达增加。Meta Z评分预后分析显示,XPA或XPC低表达可延长患者生存期,XPD、XPF和WRN高表达与患者预后延长相关联。Meta分析显示,携带XPA rs10817938和XPD rs238406与总的肿瘤风险显著相关,但在总体癌症分析中XPA rs2808668在排除消化系统和XPF rs3136038的多态性显著降低了肿瘤的易感性。此外,XPC rs1870134、WRN rs1346044和rs1801195的SNP与肿瘤风险没有关系。上述结果为研究DNA损伤修复相关基因参与肿瘤发生发展的调控机制提供基础数据和相关支持。
【图文】：

数据集,肿瘤,表达水平,数据库分析

5图 1. SKA 复合体和 KNM 网络相关基因在不同肿瘤中的表达水平、突变频率以及与肿瘤预后的相关性(A)利用 oncomine 分析 SKA1、SKA2、SKA3、MIS12、NDC80、KNL1、NUf2、SPC24 和 SPC25 在不同肿瘤中的表达水平（绿色代表低表达数据集，红色代表高表达数据集）；(B)利用 cBioPortal 分析 DNA 上的点突变和拷贝数目的变化；(C)利用 STRING 数据库分析的蛋白相互作用 PRECOG 网站计算 Z-Score值，评价它们与不同肿瘤的预后关系，红色越深代表预后越差（红色代表预后

乳腺癌,数据库分析,三阴,化疗反应

2. SKA 复合体和 KNM 网络相关基因在乳腺癌中的表达情况和作用 TCGA 数据库分析乳腺癌患者 SKA 复合体和 KNM 网络相关基因； (B) GO 分析 SKA 复合体和 KNM 网络相关基因的共表达调控相。KA 复合体、NDC 复合体和 KNL1 相关基因在乳腺癌恶性分子非恶性分子分型更显著高表达以及与 SBR 分级成正相关 Breast cancer gene-expression miner v4.1 中，根据不同的临床病理参lch 检验，比较不同病人组间它们的 mRNA 表达，发现它们都在三阴高表达。进一步支持它们表达升高的癌症代表侵袭性表型的想法。腺癌已经被证明具有独特的临床表现，组织学特征，化疗反应，远处不良的预后。在 bc-GenExminer 中，，发现它们在 basal-like 乳腺癌ike 乳腺癌相比表达高(图 3A, B)。而且在 Scarff Bloom & Richardson
【学位授予单位】：中国医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R730.2;Q811.4

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