基于数据挖掘分析GABPA基因在肾上腺皮质癌的表达及预后意义

李素芬，李 彬，自加吉，熊 伟,2

基于数据挖掘分析GABPA基因在肾上腺皮质癌的表达及预后意义

李素芬1，李 彬1，自加吉1，*熊 伟1,2

（1. 大理大学基础医学院，云南，大理 671000；2．云南省高校临床生物化学检验重点实验室，云南，大理 671000）

利用Oncomine数据库、cBioportal数据库、GEPIA数据库探索GABPA基因在肾上腺皮质癌（Adrenocortical carcinoma , ACC）及正常肾组织中的表达情况、GABPA基因突变情况及其对肾上腺皮质癌患者预后的影响。结果显示，与正常肾组织相比，GABPA mRNA 在ACC组织中呈高表达。该基因编码的蛋白质在ACC组织中没有发生突变。预后分析表明，GABPA mRNA高表达组患者的无疾病进展生存时间显著低于GABPA mRNA低表达组。利用String-DB数据库分析与GABPA基因相互作用的蛋白质，包括NRF1、TFAM、TFB1M、TFB2M、GABPB1、GABPB2、PPRC1、PPARGC1A、HCFC1、SSBP1。本研究通过数据挖掘迅速获取分析肾上腺皮质癌组织GABPA基因表达的相关信息，为深入研究GABPA基因在肾上腺皮质癌发生发展中的作用机制奠定基础。

数据挖掘；GABPA基因；肾上腺皮质癌；预后意义

肾上腺皮质癌（adrenocortical carcinoma, ACC）是一种罕见的恶性肿瘤，其发病率为0.7 ～ 2.0例/百万居民/年[1]。ACC发生在任何年龄，存在两个高峰期，第一个高峰出现在1 ～ 5岁的儿童，第二个高峰出现在40 ～ 50岁。妇女受影响最频繁（55 ～ 60％）[2]。ACC是一种具有多种表现形式的异质性疾病。在成年人中，40％ ～ 60％的患者出现肾上腺类固醇激素过多的体征和症状[3]。在无肾上腺类固醇激素过量的ACC患者中，大半数患者会出现腹部肿块，也有患者无明显症状[4]。在儿童患者中，高达90％的病例发生肾上腺类固醇激素过量的表现[5]。ACC的分期是确定预后的最重要因素[6]。由于临床上缺乏ACC特异性的分子靶标，不利于ACC的早期诊断，因此，找到ACC早期诊断的分子标志物是至关重要的。

GA结合蛋白转录因子α（GA binding protein transcription factor, GABPA）又名核呼吸因子2（nuclear respiratory factor 2, NRF2），最初是从HeLa细胞中纯化的，由五个亚基组成，起着转录因子的作用[7]。该因子激活一些调节细胞生长的关键代谢基因和线粒体呼吸所需的核基因以及调控线粒体DNA的表达转录和复制[8]。GABPA基因（基因ID：2551）位于21q21.3号染色体上，编码51 kDa的蛋白质。GABPA和核呼吸因子1（NRF1）均与线粒体基因的转录调控有关[9]。细胞色素c氧化酶（COX）亚基IV，Vb和VIIa和ATP合酶β等均受GABPA调控。GABPA结合位点也已在与呼吸链表达相关的大量基因中被发现，例如线粒体转录因子A（mitochondrial transcription factor A, TFAM）、线粒体转录因子B1（mitochondrial transcription factor B, TFB1M）、线粒体转录因子B2（mitochondrial transcription factor B2, TFB2M）和琥珀酸脱氢酶（复合物II）[10]。此外，还有研究发现，GABPA是癌细胞代谢和氧化还原平衡的重要调节剂[11]。目前，关于GABPA基因在ACC中的研究还未见报道。本研究利用肿瘤生物信息数据库，通过数据挖掘分析GABPA基因在ACC中的表达及其预后意义。

1 材料与方法

1.1 Oncomine数据库提取数据

打开Oncomine数据库[12]，选择基因类型GABPA，然后选择分析类型为肿瘤和正常的比较分析，肿瘤类型为肾上腺皮质癌，数据类型为mRNA，样本选择临床样本，最后设定条件临界值值＜1E-4。

1.2 Oncomine数据库分析GABPA基因在ACC中的表达

在Oncomine数据库（http://www.oncomine. org）所提取出的数据集里，选择样本数量最大的 Giordano Adrenal 2（65个样本）的基因芯片研究分析GABPA 基因在ACC组织中的表达。

1.3 通过cBioportal分析GABPA基因编码的蛋白质在ACC组织中存在的突变情况

使用cBioprotal数据库[13](http://www. cbioportal.org/）进行癌症基因组学分析，分析癌症基因组图谱（TCGA）数据库（http://cancergenome.nih.gov）ACC患者GABPA基因编码的蛋白质有无突变。

1.4 GEPIA数据分析GABPA基因的表达与ACC预后的关系

通过基因表达谱动态分析（Gene Expression Profiling Interactive Analysis，GEPIA）[14]（http://gepia. cancer-pku.cn）GABPA基因的表达与ACC预后的关系。

1.5 String-DB数据库分析与GABPA蛋白相互作用的蛋白质

利用String-DB数据库[15]（https://string-db.org）分析GABPA蛋白在线粒体基因转录调控中相互作用的蛋白质。

1.6 统计学分析

正常肾组织和对应的ACC组织之间GABPA表达的差异采用检验。多组样本均数采用单因素方差分析（One-Way ANOVA），均数间的两两比较采用LSD法。GABPA表达与ACC预后的关系采用 Kaplan-Meier 模型分析和Log-rank检验。所用统计学分析采用Graphpad 8.01进行，以＜0.05为差异有统计学意义，＜0.01为差异极显著。

2 结果

2.1 转录水平上GABPA 基因与ACC的相关性

Oncomine数据库显示，有关ACC的基因芯片研究中共有2项涉及GABPA基因，相关文献分别发表于Am J Pathol和Clin Cancer Res。荟萃分析2项研究的结果发现，与正常肾组织（对照组）相比，GAPIA mRNA 在ACC组织中呈高表达，中位表达数值为1244.5，= 0.029，如图1所示。

图1 2项研究显示GABPA基因在正常肾组织（对照组）与ACC组织中的表达差异

2.2 GABPA在ACC组织及正常肾组织表达差异

在 Oncomine 数据库中，对样本数量最多的Giordano Adrenal 2子数据集的分析结果显示，与正常肾上腺皮质组织相比，GABPA基因mRNA在ACC组织中的表达量升高，组间差异极显著（＜0.01），如图2所示。

图2 Giordano Adrenal 2子数据集中GABPA基因在ACC组织中显著高表达（P ＜0.01）

2.3 通过c Bioportal分析GABPA基因编码的蛋白质在ACC组织中存在的突变情况。

通过cBioportal数据库，使用2个ACC数据集：ACC (TCGA PanCan 2018)和ACC (TCGA)，分析了ACC组织中GABPA基因编码的蛋白质有无突变。如图3所示，在ACC组织中观察到GABPA基因编码的蛋白质未发生突变。

图3 GABPA基因编码的蛋白质在ACC组织中未发生突变

2.4 ACC数据集的在线生存分析

GEPIA数据库检索结果显示：GABPA基因的表达水平对ACC患者的无疾病生存期（disease-free survival，DFS）有极其显著影响（HR=3.4，Logrank＜0.001）。而与总生存时间（overall survival, OS）无显著影响（HR=1.9，Logrank= 0.110）。在DFS中，GABPA mRNA高表达组患者的生存时间均明显低于GABPA mRNA低表达组，如图4所示。

图4 GEPIA数据库ACC数据集中GABPA表达量与患者预后的生存分析

2.5 与GEPIA蛋白相互作用的蛋白质

通过 String-DB 分析[15]发现，PPI富集P=6.05e-12，节点数为11个，如图5所示。与GABPA蛋白有相互作用的蛋白质有NRF1、TFAM、TFB1M、TFB2M、GABPB1、GABPB2、PPRC1、PPARGC1A、HCFC1和SSBP1。

图5 线粒体转录过程中与GABPA相互作用的蛋白质

3 讨论

ACC是人类一种非常罕见的疾病，预估发病率为每年每百万人中有1 ～ 2人，但缺乏有效的数据证实[16]。ACC如果及早诊断，则完整的手术切除+/-辅助治疗后可高达80％的五年生存率。但ACC一经确诊就通常被诊断为晚期，即使进行了根治性手术，患者五年生存率仍低于15％，复发率很高。在近十年中，基础科学和临床医学对ACC的研究虽然增加了对ACC疾病病理学的了解，但ACC治疗后仍预后不良。本研究预期的结果有望为ACC的靶向治疗提供新的线索。因此，深入研究ACC发生发展的分子机制同时探索有助于ACC早期诊断的分子标志物是至关重要的。GABPA参与线粒体基因的转录调控，是癌细胞代谢和氧化还原平衡的重要调节剂，GABPA的异常表达与肿瘤的发生和发展有关。但是，GABPA在ACC中的表达及其预后意义尚未见报道。

本研究利用世界上最大的癌基因芯片数据库和整合数据挖掘平台Oncomine数据库分析GABPA基因在ACC组织及正常肾组织中的表达差异，结果显示GABPA基因在ACC组织中较正常肾组织表达更高。通过基于TCGA数据库开发的一款集数据挖掘、数据整合及可视化等多功能于一体的综合性开放网络平台的cBioportal数据库分析了ACC组织中GABPA基因编码的蛋白质的突变情况，未发现GABPA基因编码的蛋白质发生突变。通过GEPIA数据库分析GABPA基因与ACC预后的关系，在DFS中，GABPA mRNA高表达组患者的生存时间均明显低于GABPA mRNA低表达组。另外，对GABPA基因在线粒体基因转录调控中的作用进行了初步探索，通过String-DB数据库分析蛋白质与蛋白质的相互作用，结果显示，与GABPA蛋白质有相互作用的蛋白质有NRF1、TFAM、TFB1M、TFB2M、GABPB1、GABPB2、PPRC1、PPARGC1A、HCFC1、SSBP1。这些结果为后续的实验研究提供了理论基础，也为进一步探究GABPA在肿瘤发生发展中的分子机制和抗肿瘤靶向治疗提供了理论依据。

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ANALYSIS OF THE EXPRESSION AND PROGNOSTIC SIGNIFICANCE OF GABPA GENE IN ADRENOCORTICAL CARCINOMA BASED ON DATA MINING

LI Su-fen1, LI Bin1, ZI Jia-ji1,*XIONG Wei1,2

（1. College of Basic Medical Sciences, Dali University, Dali, Yunan 671000,China：2. Laboratory of Clinical Biochemistry Test of Yunnan Province, Dali, Yunan 671000,China）

Oncomine database, cBioportal database, and dynamic analysis of gene expression profiles (GEPIA) were used to explore the expression of GABPA gene in adrenocortical carcinoma and normal kidney tissues, the mutation of GABPA gene and its effect on the prognosis of patients with adrenocortical carcinoma. Compared with normal kidney tissue, GAPIA mRNA was highly expressed in ACC tissues, and its encoded protein was not mutated. The survival time of the patients with high GABPA mRNA expression was significantly lower than that of the patients with low GABPA mRNA expression. The proteins that interact with the GABPA gene were NRF1, TFAM, TFB1M, TFB2M, GABPB1, GABPB2, PPRC1, PPARGC1A, HCFC1, SSBP1, which was analyzed by using the String-DB database. Data mining can quickly obtain and analyze the relevant information of GABPA gene expression in adrenal cortical cancer tissues, which will lay the foundation for further studying the action mechanism of GABPA gene in the development of adrenal cortical cancer.

data mining; GABPA gene; adrenocortical carcinoma; prognostic significance

R735.9

A

10.3669/j.issn.1674-8085.2021.05.008

1674-8085（2021）05-0035-04

2020-12-28；

2021-03-06

国家自然科学基金项目（81560458，31601155）；云南省中青年学术和技术带头人后备人才项目（2017HB077）；云南省教育厅科学研究基金项目（2020Y0542）

李素芬(1993-)，女，山东济宁人，硕士生，主要从事肿瘤分子生物学(E-mail:1446198172@qq.com)；

李 彬(1996-)，男，云南大理人，硕士生，主要从事细胞分子生物学研究(E-mail:812276241@qq.com)；

自加吉(1980-)，男，云南大理人，讲师，硕士，主要从事分子病理学研究(E-mail:dldxjcyxyzjj@163.com)；

*熊 伟(1982-)，男，湖南株洲人，教授，博士，硕士生导师，主要从事细胞分子生物学研究(E-mail:xiongwei@dali.edu.cn).