MBOAT7在肝癌组织中的表达及其生物信息学功能分析

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　　摘要：目的 利用数据挖掘分析 MBOAT7 在肝细胞癌中的表达情况，并进一步探讨 MBOAT7的生物学作用及功能。方法 利用 GEPIA数据库分析MBOAT7 基因在肝细胞癌中mRNA水平的变化，并对MBOAT7 基因的表达水平与肝细胞癌患者生存期进行分析。利用cBioPortal数据库和LinkedOmics数据库分析MBOAT7在肝细胞癌中共表达基因。利用Cytoscape3.7和STRING数据库对MBOAT7共表达基因进行生物信息分析。结果 与正常组织相比，肝细胞肿瘤组织中MBOAT7 基因在 mRNA 水平呈高表达（|Log2FC|Cutoff=0.5，P<0.01），MBOAT7 基因的高表达水平的肝细胞肿瘤患者的总体生存时间低于低表达的患者（HR=1.9，Log?rank P<0.01）。预测MBOAT7共表达基因共76个，共表达基因功能富集在amide transmembrane transporter activity、snRNP binding、hydro-lyase activity等生物学过程和功能（P<0，05）；主要参与了beta-Alanine metabolism、Propanoate metabolism、Valine，leucine and isoleucine degradation等信号通路过程（P<0.05）；蛋白质-蛋白质相互作用网络分析提示，CAT、TRIM28、H2AFX、SNRPD2等基因与MBOAT7有明显或潜在的相互作用（P<0.01）。 结论 大样本数据挖掘能迅速获取肝细胞癌肿瘤组织中 MBOAT7表达的相关信息，为探索 MBOAT7在肝癌肿瘤发生发展中的作用提供生物信息学理论基础。
　　关键词：肝细胞癌；HCC；MBOAT7；生物信息学
　　【中圖分类号】797.1 【文献标识码】A 【文章编号】2107-2306（2019）02-146-03
　　肝细胞癌（Hepatocellular carcinoma，HCC）是全球第六大常见癌症，也是全球肿瘤死亡的第四大原因，每年约有841，000新发病例和782，000死亡病例[1]。HBV和HCV病毒慢性感染，嗜酒，黄曲霉毒素，与肥胖和糖尿病相关的代谢综合征是引起肝细胞癌的重要原因[2]。肝细胞癌患者诊断时，往往处于晚期或者无法治愈的阶段，因此深入研究HCC发病机制，发现具有早期诊断和评价预后的生物学标记物，寻找潜在的治疗靶点是必要的[3]。
　　跨溶血脂酰肌醇酰基转移酶1（membrane bound O-acyltransferase domaincontaining 7，MBOAT 7）参与了花生四烯酸和磷脂酰肌醇的重组的过程。MBOAT7 rs641738多态性是位于MBOAT7基因非编码区中一种常见的遗传变异，抑制MBOAT7在mRNA和蛋白水平上的表达，并且与肝细胞和循环中花生四烯酸-磷脂酰肌醇水平的降低有关[4]。欧洲人群酒精相关性肝硬化进行了全基因组关联研究和队列验证研究，发现MBOAT7、 TM6SF2以及 PNPLA3基因多态性是酒精相关性肝硬化的重要危险因子，且均在脂质加工中起作用，表明脂质代谢在酒精相关性肝硬化的发病机制中是重要的[5]。慢性HBV感染患者[6， 7]和 NAFLD患者[4， 8] ，MBOAT7 rs641738同样促进炎症和纤维化的进展。
　　MBOAT7在肝病的发展中起着重要的作用，但其在肝细胞癌中的作用仍不清楚。本研究使用数据库分析MBOAT7在肝细胞癌的表达情况，并应用生物信息学对气功能做预测。
　　1 实验方法.
　　1.1 提取MBOAT7表达量数据 TCGA数据库和 GTEx数据库收录了不同组织中基因的mRNA表达量数据。Gene Expression Profling Interactive Analysis（GEPIA）是一个便捷的在线分析TCGA和GTEx数据的网站[9]。在GEPIA数据库提取MBOAT7基因在不同肿瘤组织中的表达情况，重点分析肝细胞癌中的表达。
　　1.2 预测MBOAT7共表达基因 利用cBioPortal[10]和LinkedOmics[11]分析肝细胞肿瘤数据（LIHC）（TCGA，Provisional）获取MBOAT7共表达基因，筛选条件以Spearman`s相关系数>|0.5|为标准。用在线分析工具（http：//bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/）做韦恩图，并获得前两者共同的基因。
　　1.3 预测MBOAT7生物学功能 利用Cytoscape3.7对MBOAT7共表达基因进行GO和KEGG信号通路富集分析，筛选条件以P<0.05为标准。利用STRING数据库[12]分析蛋白质与蛋白质之间相互作用（PPI）网络，并且用Cytoscape3.7软件对PPI进行可视化并且分析潜在的关键共表达基因。
　　1.4 统计学分析 用Student’s t 检验验证HCC与癌旁组织基因mRNA表达差异。用Spearman`s相关系数分析基因表达的相关性。采用Kaplan-Meier生存分析计算生存百分比，采用广义log-rank检验估计生存百分比的差异。P值<0.05为差异有统计学意义。
　　2 结果.
　　2.1 MBOAT7基因在肝细胞癌组织中高表达 通过GEPIA数据库分析提示，MBOAT7基因在肝细胞癌中的表达水平高于正常组织（|Log2FC|Cutoff=0.5，P<0.01），结果见图1-A。MBOAT7表达水平与肝细胞肿瘤患者预后的关系 以表达量前50%作为高表达组，后50%作为低表达组，通过GEPIA数据库分析，发现MBOAT7基因在肝细胞肿瘤中高表达患者与低表达患者相比，总生存率降低（HR=1.9，Log-rank P<0.01），结果见图1-B。提示MBOAT7基因表达差异影响肝细胞癌患者的预后。 　　2.2 MBOAT7共表達基因生物信息学分析 利用cBioPortal和LinkedOmics分析TCGA肝细胞肿瘤数据，获取76个与MBOAT7共表达的基因，结果见图2-A。通过Cytoscape3.7进行GO分析，发现MBOAT7共表达基因主要富集在amide transmembrane transporter activity、snRNP binding、hydro-lyase activity等过程（P<0.05）；KEGG通路分析，发现MBOAT7共表达基因主要富集在beta-Alanine metabolism、Propanoate metabolism、Valine，leucine and isoleucine degradation等过程P<0.05）。通过STRING分析，MBOAT7在细胞信号转导通路中处于重要位置，PPI富集P<0.01，节点数为77。通过Cytoscape软件对PPI数据进行可视化处理，运用MMH法挑选出CAT、TRIM28、H2AFX、SNRPD2等10个在MBOAT7共表达基因中起关键重用的基因，结果见图2-B。
　　3 讨论.
　　目前研究表明，MBOAT7参与磷酸肌醇重构的过程，促进花生四烯酸（AAs）与溶血磷脂酰肌醇的连接，降低花生四烯酸的含量[13]。MBOAT7 rs641738促进肝病的进展，参与炎症、纤维化等过程[14]。目前MBOAT7在肝细胞癌中的研究较少。最近有意大利和英国人群的报道，MBOAT7与非酒精性脂肪肝病进展为HCC的过程有相关性，提示MBOAT7可能在HCC的发病及进展中起着重要作用[15]。
　　生物信息学通过整合和充分利用目前浩瀚的数据资源，为研究提供新的思路和理论支持。本研究首先利用GEPIA 数据库研究MBOAT7转录水平上在肝细胞肿瘤的表达情况。 结果显示，肝细胞肿瘤组织中MBOAT7表达水平均显著高于正常对照组织，且MBOAT7基因在肝细胞肿瘤中高表达患者与低表达患者相比，总生存率降低。接着，利用Cytoscape3.7分析发现，MBOAT7基因在细胞信号转导通路中处于重要节点位置，参与调节许多生理过程，但主要集中在物质代谢过程， 提示物质代谢在肿瘤的发生发展中起着重要作用。蛋白质-蛋白质相互作用网络分析，提示CAT、TRIM28、H2AFX、SNRPD2等基因可能与 MBOAT7有密切关系，但需要进一步的实验验证。
　　综上所述，应用数据库可进行数据挖掘，预测MBOAT7在肝细胞细胞肿瘤中呈高表达状态，且影响患者预后，而利用生物信息学分析获得了与MBOAT7共表达基因，为进一步研究MBOAT7在肝细胞肿瘤发生发展中的作用提供了线索和依据。
　　参考文献
　　[1].Bray， F.， et al.， Global cancer statistics 2018： GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. 2018. 68（6）： p. 394-424.
　　[2].Llovet， J.， J. Zucman-Rossi， and E.J.N.R.D.P. Pikarsky， Hepatocellular carcinoma [serial online]. 2016. 2： p. 16018.
　　[3].Llovet， J.M.， et al.， Molecular therapies and precision medicine for hepatocellular carcinoma. 2018： p. 1.
　　[4].Luukkonen， P.K.， et al.， The MBOAT7 variant rs641738 alters hepatic phosphatidylinositols and increases severity of non-alcoholic fatty liver disease in humans. 2016. 65（6）： p. 1263-1265.
　　[5].Buch， S.， et al.， A genome-wide association study confirms PNPLA3 and identifies TM6SF2 and MBOAT7 as risk loci for alcohol-related cirrhosis. Nat Genet， 2015. 47（12）： p. 1443-8.
　　[6].Di Costanzo， A.， et al.， Evaluation of Polygenic Determinants of Non-Alcoholic Fatty Liver Disease （NAFLD） By a Candidate Genes Resequencing Strategy. Sci Rep， 2018. 8（1）： p. 3702.
　　[7].Thabet， K.， et al.， The membrane-bound O-acyltransferase domain-containing 7 variant rs641738 increases inflammation and fibrosis in chronic hepatitis B. Hepatology， 2017. 65（6）： p. 1840-1850.
　　[8].Buch， S.， et al.， A genome-wide association study confirms PNPLA3 and identifies TM6SF2 and MBOAT7 as risk loci for alcohol-related cirrhosis. 2015. 47（12）： p. 1443. 　　[9].Ke， R.-s.， et al.， Prognostic value and oncogene function of heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1 overexpression in HBV-related hepatocellular carcinoma. 2019.
　　[10].Gao， J.， et al.， Integrative analysis of complex cancer genomics and clinical profiles using the cBioPortal. 2013. 6（269）： p. pl1-pl1.
　　[11].Vasaikar， S.V.， et al.， LinkedOmics： analyzing multi-omics data within and across 32 cancer types. 2017. 46（D1）： p. D956-D963.
　　[12].Szklarczyk， D.， et al.， STRING v10： protein–protein interaction networks， integrated over the tree of life. 2014. 43（D1）： p. D447-D452.
　　[13].Johansen， A.， et al.， Mutations in MBOAT7， Encoding Lysophosphatidylinositol Acyltransferase I， Lead to Intellectual Disability Accompanied by Epilepsy and Autistic Features. Am J Hum Genet， 2016. 99（4）： p. 912-916.
　　[14].Mancina， R.M.， et al.， The MBOAT7-TMC4 Variant rs641738 Increases Risk of Nonalcoholic Fatty Liver Disease in Individuals of European Descent. Gastroenterology， 2016. 150（5）： p. 1219-1230.e6.
　　[15].Donati， B.， et al.， MBOAT7 rs641738 variant and hepatocellular carcinoma in non-cirrhotic individuals. Sci Rep， 2017. 7（1）： p. 4492.
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