泛癌癥分析DEAH盒解旋酶16的表達(dá)及其預(yù)后意義

胡明，張淑紅，陳跟林，凌存寶，樊偉平，孫海燕，劉爽，張虎

（1. 佳木斯大學(xué)附屬第一醫(yī)院普外三科，黑龍江 佳木斯 154002；2. 佳木斯大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物學(xué)教研室，黑龍江 佳木斯 154007；3. 江蘇醫(yī)藥職業(yè)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部生物化學(xué)教研室，江蘇 鹽城 224005；4. 江蘇醫(yī)藥職業(yè)學(xué)院護(hù)理學(xué)院內(nèi)科護(hù)理學(xué)教研室，江蘇 鹽城 224005）

癌癥和腫瘤基因圖譜 （the cancer genome atlas，TCGA） 組織于2012年發(fā)起泛癌癥研究計(jì)劃。泛癌癥研究將多種腫瘤類型整合，從表觀基因組、基因組、轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組等多組學(xué)高通量數(shù)據(jù)角度出發(fā)，揭示不同腫瘤之間的差異性和相似性，進(jìn)而指導(dǎo)腫瘤診斷、預(yù)后以及治療方案的制定［1］。從廣義上講，任何比較腫瘤間的差異性和相似性的研究均可以稱作泛癌癥研究。DEAH盒解旋酶16 （DEAH-box helicase 16，DHX16） 是一種包含天冬氨酸-谷氨酸-丙氨酸-天冬氨酸保守基序的蛋白，參與人類前體RNA的剪接過(guò)程［2-3］，但是在腫瘤研究中鮮有報(bào)道。本研究擬泛癌癥分析DHX16在各種腫瘤中的表達(dá)、預(yù)后意義和可能作用機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

TCGA門戶網(wǎng)站UALCAN（ http：//ualcan.path.uab.edu）［4］可深入分析TCGA基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)。UALCAN訪問(wèn)TCGA的31種癌癥類型的3級(jí)RNA測(cè)序和臨床數(shù)據(jù)，可以執(zhí)行以下分析：（ 1） 腫瘤和正常組織間查詢基因的差異表達(dá)，基于腫瘤分期、分級(jí)、患者種族、體質(zhì)量及其他各種臨床病理特征劃分的腫瘤亞組間查詢基因的差異表達(dá)；（ 2） 評(píng)估基因表達(dá)水平和臨床病理特征對(duì)患者生存的影響；（ 3） 鑒定個(gè)體癌癥類型中表達(dá)上調(diào)和下調(diào)基因。該門戶網(wǎng)站可以作為平臺(tái)驗(yàn)證靶基因的表達(dá)，并識(shí)別腫瘤亞組特異性候選生物標(biāo)志物。

圖1 DHX16在膀胱尿路上皮癌、頭頸部鱗狀細(xì)胞癌、食管癌、肝臟肝細(xì)胞癌和膽管癌及其癌旁組織中的表達(dá)Fig.1 Expression of DHX16 in bladder urothelial carcinoma，head and neck squamous cell carcinoma，esophageal carcinoma，liver hepatocellular carcinoma，and cholangiocarcinoma

DHX16相互作用蛋白來(lái)自InBio MapTM（ https：//www.intomics.com/inbio/m ap/#home），該平臺(tái)主要研究和可視化蛋白間相互作用，具有高覆蓋、高質(zhì)量、便捷和透明的特點(diǎn)。DAVID Bioinformatics Resources 6.8 （https：//david.ncifcrf.gov/） 作為生物信息學(xué)分析工具。

1.2 分析方法

登錄UALCAN首頁(yè)，點(diǎn)擊“Analysis”，新頁(yè)面下方點(diǎn)擊“Scan my genes”，輸入待查詢基因名稱“DHX16”，查詢。分別點(diǎn)擊紅色顯示的癌癥簡(jiǎn)稱，下載基因差異表達(dá)和生存曲線結(jié)果。

DHX16相互作用蛋白基因本體 （GO） 和KEGG信號(hào)通路分析，通過(guò)InBio MapTM平臺(tái)查詢并下載DHX16相互作用的蛋白質(zhì)譜，利用DAVID 6.8進(jìn)行數(shù)據(jù)GO和KEGG分析，下載結(jié)果并作圖。

2 結(jié)果

2.1 泛腫瘤分析DHX16的差異表達(dá)

結(jié)果顯示，膀胱尿路上皮癌、頭頸部鱗狀細(xì)胞癌、食管癌、肝臟肝細(xì)胞癌和膽管癌中DHX16基因表達(dá)較各自正常組織顯著上調(diào) （均P < 0.001），見(jiàn)圖1。

2.2 泛腫瘤分析DHX16的表達(dá)與預(yù)后關(guān)系

結(jié)果顯示，與DHX16低表達(dá)比較，DHX16高表達(dá)利于膀胱尿路上皮癌預(yù)后 （P < 0.05），見(jiàn)圖2A；DHX16高表達(dá)不利于腎上腺皮質(zhì)癌、腦低級(jí)別膠質(zhì)瘤、肝臟肝細(xì)胞癌和急性髓樣白血病的預(yù)后 （均P <0.05），見(jiàn)圖2B～2F。

2.3 DHX16相互作用蛋白基因本體 （GO） 和KEGG信號(hào)通路分析

圖2 DHX16高表達(dá)與膀胱尿路上皮癌、腎上腺皮質(zhì)癌、肉瘤、腦低級(jí)別膠質(zhì)瘤、肝臟肝細(xì)胞癌和急性髓樣白血病預(yù)后的關(guān)系Fig.2 Relationship between DHX16 expression and prognosis of bladder urothelial carcinoma，adrenocortical carcinoma，sarcoma，brain lower grade glioma，liver hepatocellular carcinoma，and acute myeloid leukemia

細(xì)胞定位分析結(jié)果顯示DHX16相互作用蛋白主要定位于剪接體、細(xì)胞核、質(zhì)膜、胞內(nèi)核糖核蛋白復(fù)合體等；生物學(xué)過(guò)程分析結(jié)果顯示這些蛋白主要參與mRNA剪接、加工等過(guò)程；分子功能分析結(jié)果顯示這些蛋白主要結(jié)合多聚腺苷酸 （poly A） RNA、核苷酸、核酸、mRNA內(nèi)含子等，具有RNA解旋酶活性等功能；KEGG信號(hào)通路分析結(jié)果顯示DHX16相互作用蛋白主要參與剪接體、mRNA監(jiān)測(cè)通路、RNA降解和RNA轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。見(jiàn)圖3。

3 討論

圖3 DHX16相互作用蛋白的基因本體和KEGG信號(hào)通路分析Fig.3 GO and KEGG analyses of proteins interaction with DHX16

目前，腫瘤仍是全球范圍內(nèi)重要的公共健康安全問(wèn)題［5］，腫瘤異質(zhì)性極大制約著腫瘤治療。腫瘤異質(zhì)性內(nèi)在體現(xiàn)為分子表達(dá)譜的差異，外在表現(xiàn)為患者預(yù)后、復(fù)發(fā)等區(qū)別［6］。腫瘤的精準(zhǔn)治療需要解決異質(zhì)性問(wèn)題，根據(jù)患者個(gè)體化信息合理治療，減少藥物不良反應(yīng)［7］。而不同類型腫瘤間的相似性是研究腫瘤的共同特點(diǎn)，不同來(lái)源腫瘤的分子水平相似度可能比同種腫瘤之間的相似度更高［8］。與腫瘤的異質(zhì)性一樣，腫瘤相似性也能夠加深認(rèn)識(shí)腫瘤的發(fā)生發(fā)展機(jī)制，并且可以推動(dòng)臨床治療方案優(yōu)化和篩選藥物。泛癌癥分析旨在通過(guò)揭示腫瘤間的差異性和相似性指導(dǎo)腫瘤診斷、治療和預(yù)后［1］。

本研究通過(guò)泛癌癥分析，發(fā)現(xiàn)DHX16在膀胱尿路上皮癌、頭頸部鱗狀細(xì)胞癌、食管癌、肝臟肝細(xì)胞癌和膽管癌中均高表達(dá)，提示DHX16參與多種腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程。DEAD盒蛋白是一類包含DEAD的 RNA解旋酶。該類蛋白參與RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)改變的多種細(xì)胞過(guò)程，包括翻譯起始、細(xì)胞核和線粒體中的RNA剪接以及核糖體和剪接體的組裝?；诖祟惖鞍椎姆植继卣?，一些家族成員參與胚胎發(fā)生、精子生成以及細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂［9］。DEAD盒蛋白功能類似于酵母分裂Prp8蛋白，參與細(xì)胞周期進(jìn)展。DEAD盒蛋白編碼基因位于染色體6p21.3，即主要組織相容性復(fù)合體編碼區(qū)，此區(qū)域與多種惡性、遺傳性自身免疫性疾病相關(guān)［10］。DHX16 是DEAD盒蛋白家族成員之一，具有ATP結(jié)合RNA解旋酶活性，參與前體-mRNA （pre-mRNA） 剪接過(guò)程［2，11］。重要的是，突變DHX16可導(dǎo)致未剪接前體-mRNA滯留細(xì)胞核內(nèi)［12］，不能進(jìn)行正常的轉(zhuǎn)運(yùn)和表達(dá)，并且mRNA剪接相關(guān)基因DHX16單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)rs115420460與肺癌風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)［13］。DHX16的高表達(dá)可能通過(guò)增加促癌基因前體-mRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)出核并表達(dá)，參與癌癥的發(fā)生和進(jìn)展。

本研究還發(fā)現(xiàn)DHX16高表達(dá)除了利于膀胱尿路上皮癌的預(yù)后之外，不利于腎上腺皮質(zhì)癌、肉瘤、腦低級(jí)別膠質(zhì)瘤、肝臟肝細(xì)胞癌和急性髓樣白血病的預(yù)后。因此推測(cè)，膀胱尿路上皮癌中DHX16高表達(dá)后的作用機(jī)制不同于其他5種腫瘤，可以理解為同一分子在不通癌癥中作用機(jī)制不同，甚至有可能相反。鑒于DHX16高表達(dá)均不利于上述5種腫瘤的預(yù)后，推測(cè)DHX16發(fā)揮相似功能。

本研究通過(guò)蛋白質(zhì)相互作用平臺(tái)InBio MapTM獲得與DHX16相互作用的蛋白質(zhì)譜，進(jìn)行了GO和KEGG生物信息學(xué)分析，結(jié)果顯示DHX16主要定位于剪接復(fù)合體和核糖核蛋白體，結(jié)合RNA，具有RNA解旋酶活性，介導(dǎo)剪接體、mRNA監(jiān)測(cè)通路、RNA降解和RNA轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。

總之，泛癌癥研究服務(wù)于精準(zhǔn)醫(yī)療，探尋不同類型腫瘤之間的相似性可以開(kāi)發(fā)相同藥物，減少不良反應(yīng)，增加適用人群；發(fā)現(xiàn)共同的診斷和預(yù)后標(biāo)志物，為臨床制定合理治療方案提供保障。本研究提供了一個(gè)適應(yīng)5種腫瘤預(yù)后的潛在標(biāo)志物，后續(xù)工作需要通過(guò)臨床數(shù)據(jù)驗(yàn)證DHX16作為預(yù)后標(biāo)志物的可能性，并研究DHX16在癌癥中共同的作用機(jī)制，為干預(yù)癌癥發(fā)病和進(jìn)展提供潛在靶點(diǎn)。