ST3GAL5对膀胱癌恶性生物学行为的影响及机制研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Augustin413
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目的:探讨ST3GAL5在膀胱癌中的表达、临床病理学特征以及生存预后分析。方法:1、通过GEO数据库中三组膀胱癌数据集不同膀胱癌类型筛选出目标差异基因,同时收集TCGA、GTEx、GEO、Oncomine、GENT2、CCLE等多组独立的生物信息学数据库中ST3GAL5在膀胱癌患者组织及细胞系中的基因表达谱和临床信息资料,分析ST3GAL5在泛癌与配对正常组织、膀胱癌与正常膀胱组织、肌层浸润性与非肌层浸润性膀胱癌以及高级别与低级别膀胱癌中的基因定量表达情况。2、通过免疫组织化学方法和Western-blot法分别检测ST3GAL5在膀胱癌及正常膀胱组织、肌层浸润性与非肌层浸润性膀胱癌以及高级别与低级别膀胱癌中的蛋白定量表达情况。3、通过TCGA和GEO数据库中两组大样本膀胱癌数据集分别评估ST3GAL5在膀胱癌患者的临床病理特征。4、通过TCGA和GEO数据库中两组大样本膀胱癌数据集进行单因素Cox和KaplanMeier生存分析评估ST3GAL5基因在膀胱癌中的生存预后关系,同时分别对两组大样本膀胱癌数据集构建单因素和多因素Cox比例风险回归模型评估ST3GAL5是否为膀胱癌患者总体生存及疾病特异性生存的独立影响因素。结果:1、三组膀胱癌集的不同膀胱癌类型的差异基因表达分析提示ST3GAL5可有效作为不同类型膀胱癌的差异表达基因,同时多组独立的数据库结果均表明,ST3GAL5基因在多数癌症组织及细胞系中呈显著低表达水平,与正常膀胱组织比较,ST3GAL5的基因表达水平在膀胱癌组织中明显下降,并且在肌层浸润性膀胱癌组织以及高级别膀胱癌组织均显著性下降。2、免疫组化结果显示,ST3GAL5的蛋白表达主要定位于细胞质和细胞膜内。其阳性表达在膀胱癌组织中明显低于癌旁正常膀胱组织,其中高级别膀胱癌组织中表达显著低于低级别膀胱癌组织,肌层浸润性膀胱癌组织中表达显著低于非肌层浸润性膀胱癌组织(P<0.05);Western-blot结果显示,ST3GAL5的蛋白表达在膀胱癌组织中显著低于正常膀胱组织,并且在高级别膀胱癌组织及肌层浸润性膀胱癌组织中的表达明显下调(P<0.05)。1、ST3GAL5基因的低表达水平在膀胱癌中具有更高的组织学分级、更高的病理分期、更高的淋巴结转移易感性和更高的病死率。2、Kaplan-Meier生存分析提示ST3GAL5低表达组的总体生存和无疾病生存均显著低于ST3GAL5高表达组(P<0.05),Cox比例风险回归模型显示ST3GAL5基因低表达是膀胱癌患者总体生存和无疾病生存的独立影响因素(P<0.05)。结论:ST3GAL5基因可能是膀胱癌的一种抑癌基因,并且可能作为膀胱癌向肌层侵犯和高级别进展的潜在预测和预后标志物,甚至是肿瘤治疗的分子靶点。目的:研究ST3GAL5过表达后对膀胱癌细胞的增殖、侵袭和转移能力等恶性生物学行为的影响。方法:1、构建包装ST3GAL5过表达慢病毒载体,选择人膀胱癌细胞系HT-1376进行细胞表型实验,慢病毒转染后应用q RT-PCR和Western-blot实验检测其基因和蛋白过表达效率。2、应用CCK-8实验、Ed U实验和克隆平板实验检测上调ST3GAL5后对膀胱癌细胞的体外增殖功能学影响,应用流式凋亡实验检测上调ST3GAL5后对膀胱癌细胞的凋亡影响,应用划痕实验、Transwell转移实验和Transwell侵袭实验检测上调ST3GAL5后对膀胱癌细胞的体外侵袭转移功能学影响。结果:1、成功构建ST3GAL5过表达慢病毒载体,经稳定感染HT-1376细胞后,q RT-PCR及Western-blot检测结果显示经ST3GAL5过表达慢病毒感染后,过表达组的基因和蛋白表达水平均显著低于阴性对照组(P<0.05)。2、CCK-8、EdU和克隆平板实验结果均提示ST3GAL5过表达组较阴性对照组的增殖能力明显下降(P<0.05),流式凋亡实验提示ST3GAL5过表达组较阴性对照组有诱导膀胱癌细胞凋亡趋势(P<0.05),划痕实验、Transwell转移和Transwell侵袭实验结果均提示ST3GAL5过表达组较阴性对照组的侵袭转移能力明显上升(P<0.05)。结论:ST3GAL5在膀胱癌细胞中可能具有发挥抑癌作用,ST3GAL5可抑制膀胱癌的细胞增殖、转移和侵袭转移能力等恶性生物学行为。目的:研究ST3GAL5抑制膀胱癌细胞增殖、侵袭和转移能力的潜在分子机制。方法:1、通过分析TCGA数据库和GEO数据库中两组大样本膀胱癌数据集的基因表达矩阵,计算膀胱癌中ST3GAL5基因与所有共表达基因的spearman相关性系数,使用R语言构建KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路和Wiki-Pathways通路的基因集富集分析(Gene Set Enrichment Analyses,GSEA)模型并验证。2、通过多组膀胱癌数据集对ST3GAL5及显著性正相关共表达基因进行生物功能学、信号通路、疾病本体论和蛋白质-蛋白质相互作用网络的生物信息学Meta分析。3、通过分析TCGA数据库和GEO数据库中两组大样本膀胱癌数据集的基因表达矩阵,以ST3GAL5基因表达量中位数进行分组,进行两组的差异基因表达分析和基因富集分析,然后基于TCGA-BLCA数据鉴定出相关肿瘤信号通路的关键分子变化。4、应用q RT-PCR和Western-blot技术验证经典增殖和转移相关信号通路的分子变化。结果:1、信号通路的GSEA结果显示,ST3GAL5与其共表达基因可通过激活PPAR信号通路以及抑制PI3K/AKT信号通路发挥抑制膀胱癌细胞增殖、侵袭和转移的效能。2、多组学膀胱癌数据集的生物信息学Meta分析结果提示ST3GAL5与显著性正相关共表达基因在膀胱癌中与多种代谢生物功能学相关,同时疾病本体论提示与膀胱癌相关,PPI网络可鉴定出PPAR信号通路相关蛋白复合体PPARG。3、联合对比TCGA和GEO数据集中不同ST3GAL5中位表达分组进行差异基因表达分析,富集分析结果提示PPAR信号通路显著上调和PI3K/AKT信号通路显著下调,且疾病本体论富集分析结果提示与膀胱癌相关疾病呈显著性负相关。4、TCGA-BLCA数据集鉴定出激活的PPAR信号通路和抑制的PI3K/AKT信号通路中的关键基因变化趋势,同时q RT-PCR和Western-blot实验结果表明,ST3GAL5过表达后膀胱癌中PPAR信号通路关键基因呈现明显增加趋势(P<0.05),而PI3K/AKT信号通路的关键基因呈现明显减少趋势(P<0.05)。结论:ST3GAL5与共表达基因及差异表达基因可能通过激活PPAR信号通路和抑制PI3K/AKT信号通路抑制膀胱癌细胞增殖及侵袭转移能力。
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