食管鳞癌相关蛋白相互作用网络拓扑分析暨实验研究

发布时间：2017-07-29 18:06

  本文关键词：食管鳞癌相关蛋白相互作用网络拓扑分析暨实验研究

  更多相关文章： 蛋白质相互作用网络 复杂网络分析 食管鳞癌 5-aza-DC TSA

【摘要】：目的:食管鳞癌与其它肿瘤一样,是一种复杂疾病。复杂性系统理论逐渐应用于生物医学领域研究,特别是复杂疾病诸如肿瘤的探究。蛋白质相互作用网络是最常研究的生物分子网络,近年来模式生物研究表明,网络中Hub蛋白(高度连接的节点)具有重要生物学功能,在人类疾病网络中,肿瘤蛋白倾向成为Hub节点。本研究的目的:1)构建食管鳞癌相关蛋白相互作用网络并分析其拓扑学特征。2)探讨Hub基因在食管鳞癌组织和远端正常组织中mRNA和蛋白质的表达状况。3)探讨两个表观遗传抑制剂5-aza-DC、TSA以及Lrig1过表达对食管癌细胞ECA109细胞株Hub基因mRNA表达的影响。方法:1)首先,从PubMed数据库和中文数据库,应用PolySearch文献挖掘软件,确认食管鳞癌相关基因/蛋白,并将这些基因分成两组,一组来自Pubmed数据库,不受民族地域限制,另一组来自中文数据库,仅限与新疆哈萨克族食管鳞癌相关。然后,应用复杂网络分析软件Pajek和Cytoscape软件,以“度”和“介数”这两个指标,构建五个级别的食管鳞癌相关蛋白质相互作用网络。最后,分析这些网络的拓扑学特征和生物学特征之间的关系。2)分别从48例汉族和40例哈萨克族食管鳞癌组织及配对的正常组织提取mRNA,应用半定量RT-PCR,对Hub基因进行mRNA水平的检测,并分析这些基因在癌组织和无癌组织中的阳性表达率、表达量的差异以及与患者的临床病例关系。最后,运用免疫组化技术,在33例哈萨克族食管鳞癌组织及配对的正常组织切片确认几个基因蛋白表达状况。3)采用DNA甲基化转移酶抑制剂5-aza-DC及组蛋白去乙酰化酶抑制剂制霉菌素A(TSA)作用于食管癌ECA109细胞,并检测目的基因表达状况。过表达食管癌ECA109细胞Lrig1,然后检测目的基因在过表达组和对照组表达差异。结果:1)在核心网络CNCA中,最大子网络的节点数为214个,子网个数为83个,与100个随机网络相比均具差异。扩展网络中蛋白与KEGG数据库27条生物学途径相关,最相关的路径为“Paths_in_cancer”。根据两组五个级别的骨干网络分析,节点介数越高成为“Paths_in_cancer”成员的概率越高、互为对方相关基因的概率越高。两组初始基因衍生出来的类似网络相应重叠率比两组初始基因的重叠率更高。2)在汉族组和哈族组大部分基因mRNA表达率均高于50%,汉族组,癌组织与正常组织中表达率有统计学差异的基因有3个,分别是AR、EGFR、SPP1;哈族组具有差异两个:AR和EGFR。汉族组表达上调的基因11个:EP300、、VIM、KDM5B、MDM2、SFN、AR、CUL1、EGFR、PTEN、SHC、SPP1;汉族组表达下调的基因2个:TP53和Sumo2。哈族组上调的基因7个:EGFR、NEDD8、VCP、UBD、AR、MMP2、UBE2I;哈族组表达下调的基因2个:BCL2和CUL3。应用Wilcoxon秩和检验比较5个基因:AR、EGFR、MMP2、UBD以及VIM在癌组织与远端正常组织中蛋白表达均具差异。3)在5-aza-dc组表达下调的基因有5个:AR、ARRB2、CAND1、MAPK14、MYC。表达增强的基因有3个:UBD、UBE2I以及PTEN。TSA组下调的基因有6个:ARRB2、CAND1、HSP90AA1、MAPK14、UBD以及MYC;表达上调的基因有2个:AR和UBE2I。5-aza-d C+TSA联合组,两因素对基因表达表现拮抗作用1个:AR,协同作用下调的基因有3个:MAPK14、UBD及UBE2I。Lrig1过表达导致ECA109细胞下调的基因有5个:AR、MMP2、HSP90AA1、MGMT、SUMO2。结论:1)网络分析提示Hub基因蛋白与食管鳞癌发生、发展具有相关性。2)大部分Hub基因在肿瘤和正常组织都呈阳性表达,提示这些基因具有重要的生物学功能,它们的异常表达可能会出现在肿瘤的发生发展过程中,譬如在汉族异常表达的13个基因以及哈族标本异常表达的9个基因,分布在众多与肿瘤相关的生物学调控途径。3)5-aza-DC作用ECA109细胞后,AR、ARRB2、CAND1、MAPK14、MYC表达降低,可能系与其表达相关的抑癌基因的转录活性恢复有关;UBD、UBE2I、PTEN表达增强,机制可能由于其启动子区的甲基化状态的改变有关。TSA药物调控后,AR和UBE2I基因表达上调,说明其基因启动子区乙酰化水平的变化可以直接参与其基因的转录表达。Lrig1组AR、MMP2、HSP90AA1、MGMT以及SUMO2表达下调,其调控机制可能为Lrig1作为EGFR的抑制因子导致EGFR活性降低,进而影响了这些基因的表达强度。
【关键词】：蛋白质相互作用网络 复杂网络分析 食管鳞癌 5-aza-DC TSA
【学位授予单位】：新疆医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R735.1
【目录】：

• 中英文缩略词对照表6-13
• 摘要13-15
• Abstract15-18
• 前言18-23
• 第一部分 食管鳞癌癌相关蛋白相互作用网络拓扑分析23-38
• 1 研究内容与方法23-27
• 1.1 从文献搜索ESCC相关基因23-24
• 1.2 构建蛋白质相互作用数据集24-25
• 1.3 构建和分析蛋白质相互作用网络25
• 1.4 ESCC相关网络25
• 1.5 度与介数在网络ECNCA中的关系25
• 1.6 构建骨干网络25-26
• 1.7 查找ESCC相关生物学途径26
• 1.8 统计分析26-27
• 2 结果27-35
• 3 讨论35-37
• 4 小结37-38
• 第二部分 HUB基因在食管癌组织和远端正常组织的表达分析38-70
• 1 研究内容和方法38-43
• 1.1 研究对象38-39
• 1.2 内容与方法39-43
• 1.3 统计方法43
• 2 结果43-58
• 3 讨论58-68
• 4 小结68-70
• 第三部分Lrig1过表达及 5-aza-DC/TSA联合调控食管癌ECA109细胞Hub基因表达研究70-89
• 1 研究内容和方法71-77
• 1.1 TSA和 5-aza对ECA109中等基因表达的影响71-75
• 1.2 LRIG1过表达对基因表达的影响75-77
• 1.3 统计分析77
• 2 结果77-85
• 3 讨论85-88
• 4 小结88-89
• 结论89
• 创新点与研究展望89-90
• 致谢90-91
• 参考文献91-112
• 附录112-166
• 综述 应用生物网络方法系统分析KDM6A基因功能166-177
• 参考文献173-177
• 攻读博士学位期间获得的学术成果177-178
• 个人简历178

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