铁死亡抑制基因在食管癌中的高表达分析

摘要

目的 通过生物信息学分析和实验验证探讨铁死亡基因在食管鳞癌中的作用。方法 从基因表达数据库（GEO）下载食管鳞癌数据集GSE161533和GSE20347，采用R软件分析获得差异基因（DEGs），将DEGs与铁死亡数据库（FerrDb）中的基因取交集获得食管癌铁死亡相关基因，将获得食管癌铁死亡相关基因进行基因本体论（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）分析、String构建蛋白互作网络（PPI）、Cytoscape筛选铁死亡核心基因及抑制基因，筛选获得食管癌铁死亡抑制基因在癌症基因图谱（TCGA）中进行验证。应用qPCR检测食管癌铁死亡抑制基因在正常食管细胞和食管癌细胞中的表达水平，在TE1食管癌细胞系中下调6个食管癌铁死亡抑制基因，分为对照组（Control组）、siRNA阴性对照组（Negative组）和每个siRNA干扰组（包括RRM2-siRNA组、GCLC-siRNA组、TFRC-siRNA组、TXN-siRNA组、SLC7A11-siRNA组和EZH2-siRNA组），对照组不加任何转染试剂，其余各组使用Lipofectamine 2000（终浓度为3μL/mL）和siRNA（终浓度为100 nmol/L）的转染体系转染细胞，转染后分别进行流式细胞学实验、CCK8实验以验证食管癌铁死亡抑制基因对食管癌细胞功能的影响，Western blotting实验验证食管癌铁死亡抑制基因对铁死亡进程的影响。结果 共获得58个食管癌铁死亡相关基因，GO分析显示其主要参与谷胱甘肽跨膜转运、铁离子输运和细胞凋亡等生物学过程，KEGG富集分析显示其主要参与铁死亡、谷胱甘肽代谢、抗叶酸抵抗等信号通路。PPI网络包含54个节点和74条边，局部聚类系数为0.522,PPI富集值为P<0.001。RRM2、TFRC、TXN、EZH2、SLC7A11、GCLC 6个食管癌铁死亡抑制基因，在TCGA数据集的食管癌组织中表达高于正常食管组织（P<0.01），与正常食管细胞系比较，这些基因在食管癌细胞系中表达升高（P<0.05）。在食管癌TE1细胞中，应用siRNA分别下调RRM2、TFRC、TXN、EZH2、SLC7A11、GCLC可抑制细胞增殖（P<0.05）、促进细胞凋亡（P<0.05），铁死亡进程标志蛋白GPX4、FIH1表达下调（P<0.05）、ACSL4表达上调（P<0.05）。结论 铁死亡抑制基因在食管癌中的高表达可能阻碍了食管癌细胞的铁死亡进程，导致肿瘤发生，抑制这些基因可恢复铁死亡进程，促进细胞凋亡，铁死亡抑制基因有望成为食管癌治疗的新靶点。

关键词

食管鳞癌 / 铁死亡 / 细胞凋亡