导语
今天给同学们分享一篇尤文氏肉瘤中一个新的泛素化相关基因UBE2T的鉴定和验证的生信文章“Identification and validation of a novel ubiquitination-related gene UBE2T in Ewing’s sarcoma”,这篇文章于2023年2月16日发表在Front Oncol期刊中,影响因子为5.738。尤文氏肉瘤(ES)是世界上最常见的恶性骨肿瘤之一。然而,ES的基因和信号通路的分子机制仍未得到充分理解。为了确定参与ES发生和进展的候选基因,研究使用生物信息学方法筛选了与ES相关的关键基因和生物学通路。
图1 研究流程图
1. ES中DEG的识别及功能富集分析
在对微阵列结果进行标准化后,发现了DEG(GSE45544中有595个,GSE17618中有3343个)。根据维恩图,两个数据集的重叠部分包括187个基因(图2A)。在尤文肉瘤组织和非癌组织的比较中,有56个下调基因和131个上调基因。根据对KEGG通路的分析,DEG在细胞周期和金黄色葡萄球菌感染中显着丰富(图2B)。根据GO分析,DEG中BP的改变主要集中在细胞分裂、细胞增殖、细胞粘附、有丝分裂核分裂、细胞凋亡的正调节过程和药物反应(图2C)。ATP结合、蛋白质结合、染色质结合和蛋白激酶结合在DEG的MF中得到了显着丰富(图2D)。DEGs的CC改变主要富集在纺锤体极、膜、细胞质、粘着斑、细胞质、核质、细胞外外泌体和细胞核中(图2E)。
图2 ES中DEG的识别及功能富集分析
2. PPI网络和模块的构建与分析
使用Cytoscape插件工具MCODE以建立DEG-PPI网络最有意义的模块。PPI网络(图3A)包括149个节点和1246条边,其中36个基因下调和113个基因上调,而MCODE网络(图3B)由43个节点和857条边组成。此外,通过ClueGO(图3C)可视化了MCODE-DEGs的生物过程分析,它集中于细胞周期蛋白依赖性蛋白的调节、丝氨酸/苏氨酸激酶活性、胞质分裂、核染色体分离、有丝分裂中期/后期转变的调节,和主轴组织。此外,分层聚类发现,根据训练集的表达谱,最重要模块的基因表达水平显着区分了ES样本和非肿瘤样本(图3D)。
图3 PPI网络
3. Core-DEG选择与评估
前15个关键基因,包括CCNB2、CCT2、CD44、ECT2、FOXM1、HLA-DPA1、ITGA6、KIF20A、LYZ、MKI67、PLK1、RFC4、TGFBR2、TYMS和UBE2T,在Cytoscape插件构建了一个关键基因的交互网络,产生了15个节点和43个边(图4A)。然后,利用ClueGO软件研究关键基因的生物学过程,主要集中在有丝分裂胞质分裂、dTMP生物学过程和自身抗原耐受诱导的正调控;这些数据表明,关键基因在调节细胞周期和内部环境稳态方面具有重要作用(图4B)。此外,关键基因的突变生存分析是在cBioPortal中使用Kaplan-Meier方法在线完成的。在15个关键基因中,只有UBE2T的生存分析有和没有改变的对数秩检验表明具有统计学意义(P<0.05),UBE2T改变显示总体和无病生存率显着降低(图4C),并且有较差的结果。这些数据表明UBE2T可能是ES进展中的重要生物标志物。因此,UBE2T被定义为“core-DEG”,稍后将对其进行研究。
图4 核心基因的鉴定与评估
4. UBE2T和CD99在验证数据集和ES样本IHC中的表达变化
使用GSE68776验证了core-DEG的表达。火山图显示发现了15,440个DEG(上调=939,下调=6,435)。UBE2T在验证数据集中显着上调(图4D)。此外,IHC用于鉴定UBE2T蛋白在尤文氏肉瘤和正常组织中的表达。研究结果表明,UBE2T蛋白在ES中过表达,但在正常组织中未过表达(图4E)。各组之间存在统计学显着差异(图4F)。显然,研究数据支持了作者的预测。此外,CD99在ES组织的IHC中具有较高的特异性诊断价值,因此有必要观察ES样本与对照组之间的差异。IHC结果显示CD99在ES组织的细胞膜上呈弥漫性阳性(图4G、H)。
5. UBE2T在ES训练集和验证集的诊断性能
图5描述了UBE2T在ES中的诊断价值。与对照组相比,UBE2T在训练集(GES17618和GSE45544)的ES中显着过表达(图5A)。UBE2T诊断ES的ROC曲线下面积(AUC)为0.75,灵敏度和特异性分别为0.85和0.62(图5B、C)。有趣的是,核心基因在验证集(GSE68776)中对ES的诊断评价也很出色。UBE2T表达在ES中显着增加(图5D)。ROC的AUC为0.90,灵敏度为0.94,特异性为0.79(图5E、F)。显然,这些发现表明UBE2T对ES诊断具有极好的价值。
图5 UBE2T在ES训练集和验证集的诊断性能
6. 聚类分析
根据MCODE模块基因的表达水平,将55个带有患者的ES样本分为4个亚组:C1(N=17)、C3(N=12)、C4(N=13))和C2(N=13)(图6A)。在k=2到k=10个簇中,K=2的一致性最高,k=4次之(图6B)。UMAP分析表明集群之间存在显着差异(图6C)。此外,热图显示MCODE-DEG的表达模式在四个亚组之间存在差异(图6D)。Kaplan-Meier生存分析显示亚组之间存在显着差异(图6E),尤其是C3和C4,而C3的ES患者比C4患者的疾病发展更快。并且,C3中34个基因的表达水平与C4相比显着升高(图6F)。
图6 聚类分析
7. UBE2T高表达与ES患者预后不良的相关性分析
基于训练集,进行单因素Cox回归分析以研究核心DEGs在ES中的预后风险,结果表明UBE2T是一个独立的危险因素(图7A)。此外,KaplanMeier生存曲线证明了UBE2T表达与生存之间的联系。UBE2T高表达患者的总生存时间明显短于UBE2T低表达患者(图7B)。此外,C3中UBE2T明显高于C4(图7C),存活时间明显短于C4(图7D)。这些结果表明UBE2T表达的上调与ES患者的较差结果相关。此外,风险评分和生存时间研究显示,高风险评分组患者的生存时间明显低于低风险组(图7E)。研究结果表明,高风险评分组导致疾病快速进展。图7F描述了各种风险评分、生存事件和基因表达变化之间的关联。可以看出,当UBE2T表达上调(图7F)和风险评分增加(图7F)时,患者的存活率急剧下降(图7F)。正如预测的那样,UBE2T被视为一个风险独立因素,风险评分随着其表达的增加而增加。
图7 训练队列ES患者UBE2T表达与预后的相关性分析
总结
综上所述,目前的检查发现UBE2T在ES患者肿瘤组织中的表达高于非肿瘤组织,UBE2T作为ES诊断的生物标志物具有重要价值。此外,增加的UBE2T表达与较差的预后相关。因此,UBE2T可用作ES患者的独立预后生物标志物。对肿瘤感兴趣的老师,欢迎扫码咨询!
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