论文部分内容阅读
目的非红细胞血影蛋白-β 2(Spectrin beta,non-erythrocytic 2,SPTBN2)与多种恶性肿瘤的发生、疾病的进展及不良预后直接相关,但其在肺腺癌(lung adenocarcinoma,LUAD)的发生和发展中所起的作用此前尚未被研究。我们的研究旨在揭示SPTBN2的表达与LUAD之间的关系,为LUAD患者的诊断提供依据,为其治疗探索新的靶点。资料和方法收集2019年7月-2020年9月在郑州大学第一附属医院胸外科行肺癌根治术的患者的LUAD样本及与之对应的癌旁组织共20对,进行转录组RNA测序,筛查LUAD患者组织中高水平表达的差异基因。通过生物信息学分析SPTBN2的表达水平,基于癌症细胞系百科全书(Cancer Cell Line Encyclopedia,CCLE)数据库数据分析SPTBN2在非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)中的表达水平。从基因表达综合(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库下载 LUAD mRNA(Messenger RNA,信使 RNA)数据集 GSE10072、GSE32863、GSE75037、GSE7670。通过GEO2R在线分析,筛选出LUAD和正常组织之间的差异表达基因,并分析比较SPTBN2在LUAD组织和正常组织间的mRNA表达水平。通过互作基因检索工具(The Search Tool for the Retrieval of Interacting Genes,STRING),分析SPTBN2蛋白相互作用的数据,并通过Cytoscape软件对结果可视化。通过 Cytoscape 软件中 MCODE 插件对蛋白互作(protein protein interaction,PPI)网络的功能模块进行分析。利用京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)对 SPTBN2 相关蛋白进行功能富集分析。利用人类蛋白质图谱(The Human Protein Atlas,HPA)数据库分析LUAD和正常样本中SPTBN2蛋白质的表达水平。根据SPTBN2在LUAD中表达的中位数,将LUAD患者分为SPTBN2高表达组和SPTBN2低表达组,并通过在线分析工具 Kaplan-Meier Plotter 对 LUAD 患者进行总生存期(Overall Survival,OS)分析。利用维恩图对miRDB,TargetScan,和TarBase数据库分析的SPTBN2靶向的微小RNA(MicroRNA,miRNA)数据取交集,预测靶向SPTBN2的miRNA序列,并进行验证,分析SPTBN2与miRNA之间表达水平的关系。通过实时荧光定量 PCR(Quantitative Real-time PCR,Q-PCR)验证 SPTBN2 在 LUAD 样本和对应的正常肺组织样本中mRNA的表达水平。免疫组化(immunohistochemistry,IHC)染色实验分析收集的LUAD样本和正常肺组织样本中SPTBN2蛋白质的表达水平。培养人肺腺癌细胞系A549及H1299细胞,靶向SPTBN2的小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)进行细胞转染,利用细胞计数试剂盒-8(cell counting kit-8,CCK-8)增殖实验测定si-SPTBN2组(实验组)与si-SPTBN2 NC组(对照组)的细胞增殖能力。划痕实验及Transwell迁移实验检测si-SPTBN2组与si-SPTBN2 NC组的细胞迁移能力。Transwell侵袭实验测定si-SPTBN2组与si-SPTBN2 NC组的细胞侵袭能力。用Mann-Whitney U检验分析GEO数据库中SPTBN2的表达水平。使用Kaplan-Meier法分析患者的总体生存期(OS)与SPTBN2表达水平的关系。应用GraphPad Prism(version 8)、ImageJ 软件(version 1.8.0)、SPSS 26.0 等软件进行分析,以P<0.05认为差异明显。结果转录组RNA测序数据显示,与正常肺组织相比,LUAD样本中SPTBN2高表达,基于生物信息学分析,CCLE数据库表明在被检测的癌细胞系中SPTBN2在非小细胞肺癌(NSCLC)中的表达排第13位。GEO数据库、TCGA数据库数据分析显示SPTBN2在LUAD组织中的表达明显高于正常组织,组织PCR对此进行验证,结果一致。KEGG通路分析表明,与SPTBN2相关的蛋白显著富集于细胞凋亡和吞噬体通路。PPI蛋白质互作网络凋亡通路分析中,发现SPTBN2与非红细胞血影蛋白-α 1(spectrin alpha,non-erythrocytic 1,SPTAN1)有很强的相关性。HPA 蛋白质表达数据分析显示LUAD中SPTBN2蛋白质高水平表达,而正常肺组织中低水平表达。免疫组化实验进一步证实在LUAD中SPTBN2蛋白的表达高于正常组织。Kaplan-Meier Plotter预后分析显示,SPTBN2高表达与LUAD患者的不良预后显著相关。靶向miRNA预测网站分析miR-16负向调控SPTBN2 mRNA的表达,且miR-16的表达与SPTBN2的表达呈负相关。CCK-8细胞增殖实验表明si-SPTBN2组细胞增殖能力低于si-SPTBN2 NC组;划痕实验显示si-SPTBN2组细胞垂直迁移能力明显降低,Transwell迁移、侵袭实验表明,si-SPTBN2组肺腺癌细胞迁移、侵袭能力显著降低。结论SPTBN2在LUAD组织中表达高于正常肺组织,SPTBN2表达水平高有可能患者生存预后不良。miR-16可调控SPTBN2 mRNA的表达,敲低SPTBN2的表达可抑制LUAD细胞增殖、迁移和侵袭的能力。SPTBN2是判断LUAD患者癌症发生、疾病发展、预后不良的关键基因,有望为LUAD患者分子靶向治疗提供新的靶点。