李素芬，李 彬，自加吉，熊 偉,2

基于數(shù)據(jù)挖掘分析GABPA基因在腎上腺皮質(zhì)癌的表達(dá)及預(yù)后意義

李素芬1，李 彬1，自加吉1，*熊 偉1,2

（1. 大理大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，云南，大理 671000；2．云南省高校臨床生物化學(xué)檢驗(yàn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南，大理 671000）

利用Oncomine數(shù)據(jù)庫、cBioportal數(shù)據(jù)庫、GEPIA數(shù)據(jù)庫探索GABPA基因在腎上腺皮質(zhì)癌（Adrenocortical carcinoma , ACC）及正常腎組織中的表達(dá)情況、GABPA基因突變情況及其對(duì)腎上腺皮質(zhì)癌患者預(yù)后的影響。結(jié)果顯示，與正常腎組織相比，GABPA mRNA 在ACC組織中呈高表達(dá)。該基因編碼的蛋白質(zhì)在ACC組織中沒有發(fā)生突變。預(yù)后分析表明，GABPA mRNA高表達(dá)組患者的無疾病進(jìn)展生存時(shí)間顯著低于GABPA mRNA低表達(dá)組。利用String-DB數(shù)據(jù)庫分析與GABPA基因相互作用的蛋白質(zhì)，包括NRF1、TFAM、TFB1M、TFB2M、GABPB1、GABPB2、PPRC1、PPARGC1A、HCFC1、SSBP1。本研究通過數(shù)據(jù)挖掘迅速獲取分析腎上腺皮質(zhì)癌組織GABPA基因表達(dá)的相關(guān)信息，為深入研究GABPA基因在腎上腺皮質(zhì)癌發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)挖掘；GABPA基因；腎上腺皮質(zhì)癌；預(yù)后意義

腎上腺皮質(zhì)癌（adrenocortical carcinoma, ACC）是一種罕見的惡性腫瘤，其發(fā)病率為0.7 ～ 2.0例/百萬居民/年[1]。ACC發(fā)生在任何年齡，存在兩個(gè)高峰期，第一個(gè)高峰出現(xiàn)在1 ～ 5歲的兒童，第二個(gè)高峰出現(xiàn)在40 ～ 50歲。婦女受影響最頻繁（55 ～ 60％）[2]。ACC是一種具有多種表現(xiàn)形式的異質(zhì)性疾病。在成年人中，40％ ～ 60％的患者出現(xiàn)腎上腺類固醇激素過多的體征和癥狀[3]。在無腎上腺類固醇激素過量的ACC患者中，大半數(shù)患者會(huì)出現(xiàn)腹部腫塊，也有患者無明顯癥狀[4]。在兒童患者中，高達(dá)90％的病例發(fā)生腎上腺類固醇激素過量的表現(xiàn)[5]。ACC的分期是確定預(yù)后的最重要因素[6]。由于臨床上缺乏ACC特異性的分子靶標(biāo)，不利于ACC的早期診斷，因此，找到ACC早期診斷的分子標(biāo)志物是至關(guān)重要的。

GA結(jié)合蛋白轉(zhuǎn)錄因子α（GA binding protein transcription factor, GABPA）又名核呼吸因子2（nuclear respiratory factor 2, NRF2），最初是從HeLa細(xì)胞中純化的，由五個(gè)亞基組成，起著轉(zhuǎn)錄因子的作用[7]。該因子激活一些調(diào)節(jié)細(xì)胞生長的關(guān)鍵代謝基因和線粒體呼吸所需的核基因以及調(diào)控線粒體DNA的表達(dá)轉(zhuǎn)錄和復(fù)制[8]。GABPA基因（基因ID：2551）位于21q21.3號(hào)染色體上，編碼51 kDa的蛋白質(zhì)。GABPA和核呼吸因子1（NRF1）均與線粒體基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)[9]。細(xì)胞色素c氧化酶（COX）亞基IV，Vb和VIIa和ATP合酶β等均受GABPA調(diào)控。GABPA結(jié)合位點(diǎn)也已在與呼吸鏈表達(dá)相關(guān)的大量基因中被發(fā)現(xiàn)，例如線粒體轉(zhuǎn)錄因子A（mitochondrial transcription factor A, TFAM）、線粒體轉(zhuǎn)錄因子B1（mitochondrial transcription factor B, TFB1M）、線粒體轉(zhuǎn)錄因子B2（mitochondrial transcription factor B2, TFB2M）和琥珀酸脫氫酶（復(fù)合物II）[10]。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，GABPA是癌細(xì)胞代謝和氧化還原平衡的重要調(diào)節(jié)劑[11]。目前，關(guān)于GABPA基因在ACC中的研究還未見報(bào)道。本研究利用腫瘤生物信息數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)挖掘分析GABPA基因在ACC中的表達(dá)及其預(yù)后意義。

1 材料與方法

1.1 Oncomine數(shù)據(jù)庫提取數(shù)據(jù)

打開Oncomine數(shù)據(jù)庫[12]，選擇基因類型GABPA，然后選擇分析類型為腫瘤和正常的比較分析，腫瘤類型為腎上腺皮質(zhì)癌，數(shù)據(jù)類型為mRNA，樣本選擇臨床樣本，最后設(shè)定條件臨界值值＜1E-4。

1.2 Oncomine數(shù)據(jù)庫分析GABPA基因在ACC中的表達(dá)

在Oncomine數(shù)據(jù)庫（http://www.oncomine. org）所提取出的數(shù)據(jù)集里，選擇樣本數(shù)量最大的 Giordano Adrenal 2（65個(gè)樣本）的基因芯片研究分析GABPA 基因在ACC組織中的表達(dá)。

1.3 通過cBioportal分析GABPA基因編碼的蛋白質(zhì)在ACC組織中存在的突變情況

使用cBioprotal數(shù)據(jù)庫[13](http://www. cbioportal.org/）進(jìn)行癌癥基因組學(xué)分析，分析癌癥基因組圖譜（TCGA）數(shù)據(jù)庫（http://cancergenome.nih.gov）ACC患者GABPA基因編碼的蛋白質(zhì)有無突變。

1.4 GEPIA數(shù)據(jù)分析GABPA基因的表達(dá)與ACC預(yù)后的關(guān)系

通過基因表達(dá)譜動(dòng)態(tài)分析（Gene Expression Profiling Interactive Analysis，GEPIA）[14]（http://gepia. cancer-pku.cn）GABPA基因的表達(dá)與ACC預(yù)后的關(guān)系。

1.5 String-DB數(shù)據(jù)庫分析與GABPA蛋白相互作用的蛋白質(zhì)

利用String-DB數(shù)據(jù)庫[15]（https://string-db.org）分析GABPA蛋白在線粒體基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控中相互作用的蛋白質(zhì)。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

正常腎組織和對(duì)應(yīng)的ACC組織之間GABPA表達(dá)的差異采用檢驗(yàn)。多組樣本均數(shù)采用單因素方差分析（One-Way ANOVA），均數(shù)間的兩兩比較采用LSD法。GABPA表達(dá)與ACC預(yù)后的關(guān)系采用 Kaplan-Meier 模型分析和Log-rank檢驗(yàn)。所用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用Graphpad 8.01進(jìn)行，以＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，＜0.01為差異極顯著。

2 結(jié)果

2.1 轉(zhuǎn)錄水平上GABPA 基因與ACC的相關(guān)性

Oncomine數(shù)據(jù)庫顯示，有關(guān)ACC的基因芯片研究中共有2項(xiàng)涉及GABPA基因，相關(guān)文獻(xiàn)分別發(fā)表于Am J Pathol和Clin Cancer Res。薈萃分析2項(xiàng)研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與正常腎組織（對(duì)照組）相比，GAPIA mRNA 在ACC組織中呈高表達(dá)，中位表達(dá)數(shù)值為1244.5，= 0.029，如圖1所示。

圖1 2項(xiàng)研究顯示GABPA基因在正常腎組織（對(duì)照組）與ACC組織中的表達(dá)差異

2.2 GABPA在ACC組織及正常腎組織表達(dá)差異

在 Oncomine 數(shù)據(jù)庫中，對(duì)樣本數(shù)量最多的Giordano Adrenal 2子數(shù)據(jù)集的分析結(jié)果顯示，與正常腎上腺皮質(zhì)組織相比，GABPA基因mRNA在ACC組織中的表達(dá)量升高，組間差異極顯著（＜0.01），如圖2所示。

圖2 Giordano Adrenal 2子數(shù)據(jù)集中GABPA基因在ACC組織中顯著高表達(dá)（P ＜0.01）

2.3 通過c Bioportal分析GABPA基因編碼的蛋白質(zhì)在ACC組織中存在的突變情況。

通過cBioportal數(shù)據(jù)庫，使用2個(gè)ACC數(shù)據(jù)集：ACC (TCGA PanCan 2018)和ACC (TCGA)，分析了ACC組織中GABPA基因編碼的蛋白質(zhì)有無突變。如圖3所示，在ACC組織中觀察到GABPA基因編碼的蛋白質(zhì)未發(fā)生突變。

圖3 GABPA基因編碼的蛋白質(zhì)在ACC組織中未發(fā)生突變

2.4 ACC數(shù)據(jù)集的在線生存分析

GEPIA數(shù)據(jù)庫檢索結(jié)果顯示：GABPA基因的表達(dá)水平對(duì)ACC患者的無疾病生存期（disease-free survival，DFS）有極其顯著影響（HR=3.4，Logrank＜0.001）。而與總生存時(shí)間（overall survival, OS）無顯著影響（HR=1.9，Logrank= 0.110）。在DFS中，GABPA mRNA高表達(dá)組患者的生存時(shí)間均明顯低于GABPA mRNA低表達(dá)組，如圖4所示。

圖4 GEPIA數(shù)據(jù)庫ACC數(shù)據(jù)集中GABPA表達(dá)量與患者預(yù)后的生存分析

2.5 與GEPIA蛋白相互作用的蛋白質(zhì)

通過 String-DB 分析[15]發(fā)現(xiàn)，PPI富集P=6.05e-12，節(jié)點(diǎn)數(shù)為11個(gè)，如圖5所示。與GABPA蛋白有相互作用的蛋白質(zhì)有NRF1、TFAM、TFB1M、TFB2M、GABPB1、GABPB2、PPRC1、PPARGC1A、HCFC1和SSBP1。

圖5 線粒體轉(zhuǎn)錄過程中與GABPA相互作用的蛋白質(zhì)

3 討論

ACC是人類一種非常罕見的疾病，預(yù)估發(fā)病率為每年每百萬人中有1 ～ 2人，但缺乏有效的數(shù)據(jù)證實(shí)[16]。ACC如果及早診斷，則完整的手術(shù)切除+/-輔助治療后可高達(dá)80％的五年生存率。但ACC一經(jīng)確診就通常被診斷為晚期，即使進(jìn)行了根治性手術(shù)，患者五年生存率仍低于15％，復(fù)發(fā)率很高。在近十年中，基礎(chǔ)科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)對(duì)ACC的研究雖然增加了對(duì)ACC疾病病理學(xué)的了解，但ACC治療后仍預(yù)后不良。本研究預(yù)期的結(jié)果有望為ACC的靶向治療提供新的線索。因此，深入研究ACC發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制同時(shí)探索有助于ACC早期診斷的分子標(biāo)志物是至關(guān)重要的。GABPA參與線粒體基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，是癌細(xì)胞代謝和氧化還原平衡的重要調(diào)節(jié)劑，GABPA的異常表達(dá)與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)。但是，GABPA在ACC中的表達(dá)及其預(yù)后意義尚未見報(bào)道。

本研究利用世界上最大的癌基因芯片數(shù)據(jù)庫和整合數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)Oncomine數(shù)據(jù)庫分析GABPA基因在ACC組織及正常腎組織中的表達(dá)差異，結(jié)果顯示GABPA基因在ACC組織中較正常腎組織表達(dá)更高。通過基于TCGA數(shù)據(jù)庫開發(fā)的一款集數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)整合及可視化等多功能于一體的綜合性開放網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的cBioportal數(shù)據(jù)庫分析了ACC組織中GABPA基因編碼的蛋白質(zhì)的突變情況，未發(fā)現(xiàn)GABPA基因編碼的蛋白質(zhì)發(fā)生突變。通過GEPIA數(shù)據(jù)庫分析GABPA基因與ACC預(yù)后的關(guān)系，在DFS中，GABPA mRNA高表達(dá)組患者的生存時(shí)間均明顯低于GABPA mRNA低表達(dá)組。另外，對(duì)GABPA基因在線粒體基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控中的作用進(jìn)行了初步探索，通過String-DB數(shù)據(jù)庫分析蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用，結(jié)果顯示，與GABPA蛋白質(zhì)有相互作用的蛋白質(zhì)有NRF1、TFAM、TFB1M、TFB2M、GABPB1、GABPB2、PPRC1、PPARGC1A、HCFC1、SSBP1。這些結(jié)果為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)研究提供了理論基礎(chǔ)，也為進(jìn)一步探究GABPA在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的分子機(jī)制和抗腫瘤靶向治療提供了理論依據(jù)。

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ANALYSIS OF THE EXPRESSION AND PROGNOSTIC SIGNIFICANCE OF GABPA GENE IN ADRENOCORTICAL CARCINOMA BASED ON DATA MINING

LI Su-fen1, LI Bin1, ZI Jia-ji1,*XIONG Wei1,2

（1. College of Basic Medical Sciences, Dali University, Dali, Yunan 671000,China：2. Laboratory of Clinical Biochemistry Test of Yunnan Province, Dali, Yunan 671000,China）

Oncomine database, cBioportal database, and dynamic analysis of gene expression profiles (GEPIA) were used to explore the expression of GABPA gene in adrenocortical carcinoma and normal kidney tissues, the mutation of GABPA gene and its effect on the prognosis of patients with adrenocortical carcinoma. Compared with normal kidney tissue, GAPIA mRNA was highly expressed in ACC tissues, and its encoded protein was not mutated. The survival time of the patients with high GABPA mRNA expression was significantly lower than that of the patients with low GABPA mRNA expression. The proteins that interact with the GABPA gene were NRF1, TFAM, TFB1M, TFB2M, GABPB1, GABPB2, PPRC1, PPARGC1A, HCFC1, SSBP1, which was analyzed by using the String-DB database. Data mining can quickly obtain and analyze the relevant information of GABPA gene expression in adrenal cortical cancer tissues, which will lay the foundation for further studying the action mechanism of GABPA gene in the development of adrenal cortical cancer.

data mining; GABPA gene; adrenocortical carcinoma; prognostic significance

R735.9

A

10.3669/j.issn.1674-8085.2021.05.008

1674-8085（2021）05-0035-04

2020-12-28；

2021-03-06

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（81560458，31601155）；云南省中青年學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人后備人才項(xiàng)目（2017HB077）；云南省教育廳科學(xué)研究基金項(xiàng)目（2020Y0542）

李素芬(1993-)，女，山東濟(jì)寧人，碩士生，主要從事腫瘤分子生物學(xué)(E-mail:1446198172@qq.com)；

李 彬(1996-)，男，云南大理人，碩士生，主要從事細(xì)胞分子生物學(xué)研究(E-mail:812276241@qq.com)；

自加吉(1980-)，男，云南大理人，講師，碩士，主要從事分子病理學(xué)研究(E-mail:dldxjcyxyzjj@163.com)；

*熊 偉(1982-)，男，湖南株洲人，教授，博士，碩士生導(dǎo)師，主要從事細(xì)胞分子生物學(xué)研究(E-mail:xiongwei@dali.edu.cn).