利用生物信息学发现基因HADH与SRC为卵巢癌潜在治疗靶基因

郭世民，李红梅⋆

（青岛大学医学院，山东 青岛 266021）

中国卵巢癌的病死率较高，已经严重威胁到我国妇女的生命质量，应该成为女性人群中重点防治的恶性肿瘤之一[1]。因此全面研究卵巢癌的发病机制，并建立起有效的预防和诊疗方案，是我们目前迫切应该解决的问题。当下，基于基因芯片技术，利用生物信息学方法进行系统分析，研究肿瘤相关的基因以及其调控机制，是功能基因组学的主要研究手段之一。在本研究中，我们利用公共基因芯片数据库（Gene Expression Omnibus，GEO），整理了其中的卵巢癌基因相关的表达的芯片数据，并通过生物信息学技术筛选出卵巢癌的相关基因。

1 资料与方法

1.1 数据来源

从GEO（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/geo）数据库下载整理卵巢癌基因芯片数据。数据集筛选条件：（1）数据集属于全基因组RNA含量表达芯片；（2）人类卵巢癌患者组织与正常卵巢组织进行对照。

1.2 方法

在GEO网站利用GEO2R 在线分析软件进行差异表达基因数据分析，获得差异基因。利用Cluego[2]对所有差异表达基因进行基因本体论（Gene Ontology，GO）富集分析和信号通路的富集分析（KyotoEncyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）。最后利用Cytoscape[3]对所有差异基因的编码蛋白构建蛋白相互作用网络（PPI）。

2 结 果

2.1 芯片数据

经过检索与整理，将卵巢癌基因芯片GSE105437数据纳入研究。

2.2 差异基因选择

利用在线工具GEO2R 进行芯片表达量预处理，进而筛选差异表达基因。筛选差异基因的限定条件为：p≤0.05，logFC≥2。卵巢癌基因芯片中共筛选出差异基因196 个，其中上调基因149个，下调基因47个。差异基因情况见图1。生物信息学分析在这些差异基因中进行。

2.3 基因本体论富集分析

对所有差异基因进行基因本体论富集分析，结果显示差异基因富集B细胞增殖调节、细胞生长因子调节、化学致癌作用等与卵巢癌的发病相关。对这些差异基因功能的关系构建网络；见图2。

2.4 编码蛋白相互作用

用Cytoscape分析差异基因的蛋白之间的作用网络。得分前五的基因有ALDH6A1、HADH、FYN、SRC和TNF，即与卵巢癌高度相关的关键基因。见图3。

2.5 生存预后分析

用在线工具Kaplan Meier Plotter对分析出的关键基因进行生存预后分析。得到HADH，SRC两个差异基因的生存预后有明显差异。见图4，图5。

3 讨 论

本研究基于生物信息学分析，从GEO数据库中整理收集了卵巢癌基因表达的数据，进行卵巢癌相关差异基因筛选。共筛选出差异基因196个，其中上调基因149个， 下调基因47个，从中进行GO富集分析，这些基因的功能富集在B细胞增殖调节、细胞生长因子调节、化学致癌作用。其中B细胞增殖调节与卵巢癌的发生有关[4]。

用Cytoscape构建了差异基因蛋白相互作用网络，网络中的关键基因有ALDH6A1、HADH、FYN、SRC和TNF。利用在线工具Kaplan Meier Plotter对分析出的关键基因进行生存预后分析。得到HADH，SRC两个差异基因的生存预后有明显差异。羟酰-CoA脱氢酶（HADH）是3-羟酰辅酶A脱氢酶基因家族的成员。HADH编码的蛋白质在线粒体基质中起作用以催化作为β-氧化途径的一部分的直链3-羟基酰基-CoA的氧化。其中中链脂肪酸的酶活性最高。这个基因的突变导致了一种家族性高胰岛素血症型低血糖症。人类基因组在15号染色体上含有该基因的相关假基因[5]。与其他先天性脂肪酸氧化缺陷不同，短链L-3-羟基酰基辅酶A（HADH）缺乏症的特征是在新生儿或婴儿期具有低胰高血糖症的低血糖症。HADH与卵巢癌之间的分子机制还需要进一步的研究。Src原癌基因（Src）该基因与劳斯肉瘤病毒的v-src基因高度相似。这种原癌基因可能在胚胎发育和细胞生长的调节中起作用。由该基因编码的蛋白质是酪氨酸蛋白激酶，其活性可以被c-SRC激酶磷酸化抑制。该基因的突变可能参与结肠癌的恶性进展。已经发现编码相同蛋白的两种转录本变体用于该基因。由于Src在细胞膜上被激活，Src易位到细胞膜被认为是其募集粘着斑的关键所在。膜靶向缺陷Src突变SrcG2A本地化的焦点粘连，表明直接招募Src从胞浆到局灶性粘连。此外，直接募集的Src分子显示增强焦点粘连处的桩蛋白动态。Src原癌基因与肿瘤的关系已经有所进展，与卵巢癌之间的潜在的分子机制有待进一步的研究。

GEO是一种支持符合MIAME标准的数据提交的公共功能基因组数据库。 它接受基于数组和序列的数据，并提供工具来帮助用户查询和下载基因表达谱。本研究通过选择GEO数据库中卵巢癌的芯片，筛选出卵巢癌与正常组织有差异的相关关键基因。通过统计学计算与数据挖掘，卵巢癌发病可能与HADH，SRC等基因有关，为卵巢癌病因研究提供了新的方向，也为我国女性卵巢癌危险因素的研究提供了依据。

[1] 张爽爽,夏庆民,郑荣寿,陈万青.中国2010年卵巢癌发病与死亡分析.中国肿瘤 2016(03)∶169-173.

[2] Bindea G,Mlecnik B,Hackl H,Charoentong P,Tosolini M,Kirilovsky A,Fridman WH,Pages F,Trajanoski Z,Galon J∶ClueGO∶a Cytoscape plug-in to decipher functionally grouped gene ontology and pathway annotation networks.Bioinformatics 2009,25(8)∶1091-1093.

[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)).