基于GEO数据库的宫颈癌相关基因与通路的生物信息学分析

摘要

目的 通过生物信息学方法挖掘宫颈癌发生、发展过程中的差异基因及其所涉及的信号转导通路，从而筛选可能用于宫颈癌的潜在预后生物标志物及治疗靶点。方法 在GEO（Gene Expression Omnibus）数据库中下载高通量测序基因表达谱的宫颈癌细胞系数据（GSE241703），并采用R语言将测序表达矩阵数据进行预处理后再分析各组细胞之间的差异基因，然后对筛选出的显著相关性基因进行基因功能注释（GO富集分析）、KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）通路富集分析以及GSEA（Gene Set Enrichment Analysis）富集分析。结果 HeLa细胞相较于HaCaT细胞而言（筛选条件为调整后的P值<0.05且^|log₂FC^|≥1），上调基因有3 558个，下调基因有5 129个；SiHa细胞相较于HaCaT细胞而言，上调基因有3 634个，下调基因有4 147个；两组细胞所得的差异基因均涉及表皮发育、细胞基质黏附等生物学过程；细胞组分均包含细胞外基质、细胞-基底连接等；分子功能均涉及肌动蛋白结合、GTP酶活性调节等；KEGG富集分析显示差异基因共同富集在Ras相关蛋白1（ras-associated protein 1,Rap1）信号通路、细胞黏附分子、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK）信号通路等。GSEA富集分析显示差异基因共同富集在上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）信号通路、氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）信号通路、骨髓细胞瘤病毒癌基因同源物（myelocytomatosis viral oncogene homolog,MYC）信号通路。其中HeLa细胞与SiHa细胞相较于HaCaT细胞而言，上皮细胞黏附分子（EpCAM）、细胞黏附分子1（CDH1）表达显著降低；波形蛋白（vimentin）的表达水平显著升高。结论 HPV感染后可能通过影响细胞黏附分子的表达，进一步诱发EMT的发生，从而促进宫颈癌的侵袭及迁移，其机制可能是通过HPV E6激活RAP1信号通路实现的。

关键词

宫颈癌 / HPV E6/E7 / 细胞黏附 / 上皮间质转化 / Ras相关蛋白1