史虎祥，劉 珺，蘇占海&，劉 燕*

(1.青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院，青海 西寧 810001；2.西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院，陜西 西安 710049)

人類染色體分離1樣(CSE1L)基因在細(xì)胞凋亡、存活和染色體組裝、核質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、微泡形成中起重要作用，是一種廣泛存在于惡性腫瘤患者血清中的分泌蛋白，調(diào)節(jié)癌癥的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移和凋亡，并且CSE1L的表達(dá)與腫瘤的分級和分期呈正相關(guān)。本課題借助GEPLA、Kaplan-Meier plotter、STRING等開放性數(shù)據(jù)庫分析CSE1L在胃癌組織中的表達(dá)差異、預(yù)后關(guān)系及機(jī)理機(jī)制。

1 方法

1.1 利用GEPLA平臺分析CSE1L在胃癌中的表達(dá)情況

利用在線工具GEPLA(http：//gepia.cancer-pku.cn/index.html)繪制CSE1L在胃癌組織和癌旁正常組織中表達(dá)的箱形圖及CSE1L表達(dá)與胃癌患者病理分期的小提琴圖，篩選條件如下：“Bocplot”“Stageplot”“腫瘤：STAD”“基因：CSE1L”“Match TCGA normal and GTExdata”。

1.2 利用Kaplan-Meier plotter平臺分析CSE1L生存預(yù)后價值

利用在線工具Kplain-Meier plotter(http：//KMplot.com/analysis)繪制CSE1L與胃癌患者生存時間曲線圖，篩選條件如下：“腫瘤類型：胃癌”“基因：CSE1L”“生存期：總生存期OS/首次進(jìn)展生存期FP”。

1.3 利用STRING在線平臺繪制CSE1L蛋白互作(PPI)網(wǎng)絡(luò)

利用STRING在線數(shù)據(jù)平臺(http：//string-db.org/cgi/input版本11.0b)構(gòu)建CSE1L蛋白相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)圖，篩選條件如下：“Protein name：CSE1L”“Organsim：Homo sapiens”“Search”。

1.4 利用功能富集分析法分析CSE1L互作蛋白

對利用STRING在線平臺分析得到的10個CSE1L互作蛋白進(jìn)行功能注釋和通路富集分析。登錄仙桃學(xué)術(shù)(http：//www.xiantao.products)在線工具庫首頁，選定“功能聚類(圈)”→選定“GO/KEGG富集分析”→上傳“互作蛋白”→保存“結(jié)果”→選定“GO/KEGG可視化”，分析CSE1L互作蛋白。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

在數(shù)據(jù)庫GEPLA中分析CSE1L在胃癌中的表達(dá)情況采用非參數(shù)秩和檢驗；在Kaplan-Meier plotter數(shù)據(jù)平臺采用單因素分析法分析CSE1L的生存預(yù)后判斷價值；功能注釋與通路分析采用-log10(P adjust)計算法。

2 結(jié)果

2.1 CSE1L基因在胃癌與正常組織中的表達(dá)情況

利用在線工具GEPLA分析CSE1L基因在胃癌與正常組織中的表達(dá)情況，結(jié)果顯示CSE1L在胃癌組織中的表達(dá)明顯高于正常組織(P<0.05)。(圖1)

圖1 GEPLA數(shù)據(jù)庫中CSE1L基因在胃癌與正常組織中的表達(dá)圖

2.2 CSE1L表達(dá)與胃癌患者病理分期之間的關(guān)系

利用在線工具GEPLA分析CSE1L表達(dá)與胃癌患者病理分期之間的關(guān)系，結(jié)果顯示CSE1L的表達(dá)與胃癌患者的病理分期無關(guān)(P>0.05)。(圖2)

圖2 CSE1L表達(dá)與胃癌患者病理分期之間的關(guān)系圖

2.3 CSE1L的表達(dá)與胃癌患者總生存期的關(guān)系

利用在線工具Kaplan-Meier plotter分析CSE1L的表達(dá)水平與胃癌患者總生存期的相關(guān)性，結(jié)果顯示CSE1L高表達(dá)組的胃癌患者總體生存時間為23.5個月，明顯低于CSE1L低表達(dá)組的31.33個月，兩者具有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)。(圖3)

圖3 CSE1L表達(dá)與胃癌患者總生存期之間的關(guān)系圖

2.4 CSE1L表達(dá)與胃癌患者首次進(jìn)展生存期之間的關(guān)系

利用在線工具Kaplan-Meier Plotter分析CSE1L的表達(dá)水平與胃癌患者首次進(jìn)展生存期的相關(guān)性，結(jié)果顯示CSE1L高表達(dá)組的胃癌患者首次進(jìn)展生存時間為10.6個月，明顯低于CSE1L低表達(dá)組的21.9個月，兩者具有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)。(圖4)

圖4 CSE1L表達(dá)與胃癌患者首次進(jìn)展生存期之間的關(guān)系圖

2.5 蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)

利用STRING在線工具構(gòu)建以CSE1L蛋白為中心的PPI網(wǎng)絡(luò)，得到10個與CSE1L顯著相關(guān)、互相得分>0.400的蛋白，包括核質(zhì)蛋白α1(KPNA1)、核質(zhì)蛋白α2(KPNA2)、核質(zhì)蛋白α3(KPNA3)、核質(zhì)蛋白α4(KPNA4)、核質(zhì)蛋白β1(KPNB1)、核輸出蛋白1(XPO1)、核輸出受體(XPOT)、輸入蛋白5(IPO5)、RAN結(jié)合蛋白(RAN)、細(xì)胞分裂周期 5樣蛋白(CDC5L)。(圖5)

圖5 CSE1L互作蛋白網(wǎng)絡(luò)圖

2.6 CSE1L相互作用蛋白的生物學(xué)過程

利用在線工具仙桃學(xué)術(shù)在線工具分析CSE1L相互作用蛋白的分子功能，結(jié)果顯示CSE1L互作蛋白主要參與蛋白質(zhì)輸入到細(xì)胞核、蛋白質(zhì)定位到細(xì)胞核和核轉(zhuǎn)運(yùn)、核質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)等生物學(xué)過程(圖6)。

圖6 CSE1L相互作用蛋白的生物學(xué)過程(BP)圖

2.7 CSE1L相互作用蛋白的細(xì)胞組分

利用仙桃學(xué)術(shù)在線工具分析CSE1L相互作用蛋白的分子功能，結(jié)果顯示細(xì)胞組分主要與核孔、核膜宿主、宿主細(xì)胞和其他有機(jī)體等相關(guān)(圖7)。

圖7 CSE1L相互作用蛋白的細(xì)胞組分(CC)圖

2.8 CSE1L相互作用蛋白的分子功能

利用仙桃學(xué)術(shù)在線工具分析CSE1L相互作用蛋白的分子功能，結(jié)果顯示CSE1L互作蛋白參與RanGTPase結(jié)合、核定位序列結(jié)合和核輸入信號受體活性、分子載體活性和核質(zhì)載體活性等分子功能(圖8)。

圖8 CSE1L相互作用蛋白的分子功能(MF)圖

2.9 CSE1L相互作用蛋白的KEGG信號通路

利用仙桃學(xué)術(shù)在線工具分析CSE1L相互作用蛋白的KEGG信號通路，結(jié)果顯示CSE1L的主要信號通路包括人類T細(xì)胞白血病病毒感染、核糖核酸轉(zhuǎn)運(yùn)等。(圖9)

圖9 CSE1L相互作用蛋白的KEGG信號通路圖

3 討論

本次研究通過GEPLA數(shù)據(jù)庫分析發(fā)現(xiàn)CSE1L在胃癌組織中高表達(dá)，研究報道CSE1L在胃癌細(xì)胞及胃癌組織中的表達(dá)明顯增高[1]，這種增高可能與CSE1L的基因擴(kuò)增有關(guān)[2，3]。CSE1L作為一種多功能基因，參與癌細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移、凋亡[4，5]，在癌癥的發(fā)生和發(fā)展中起重要作用[2]。我們利用Kaplan-Meier plotter數(shù)據(jù)庫研究發(fā)現(xiàn)，CSE1L表達(dá)水平與癌癥患者較差的預(yù)后呈正相關(guān)，這與Zhu等人[6]研究報道的結(jié)果相似，表明CSE1L在預(yù)測胃癌患者預(yù)后方面具有巨大潛力。

為了探討CSE1L潛在的作用機(jī)制，我們構(gòu)建以CSE1L蛋白為中心的PPI網(wǎng)絡(luò)，得到與CSE1L蛋白最密切相關(guān)的10個互作蛋白，并對其進(jìn)行功能注釋分析，結(jié)果表明這些蛋白與輸入蛋白家族基因密切相關(guān)，參與了核轉(zhuǎn)運(yùn)的生物過程，此分析結(jié)果與CSE1L的生物學(xué)功能相關(guān)。輸入蛋白家族包括Karyopherinα和Importinβ[7]，Karyopherinα家族由7個基因組成，它們作為重要的輸入受體參與其他蛋白分子從細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核的過程[8]，在核蛋白運(yùn)輸核漿過程中，含有核定位信號的蛋白與細(xì)胞質(zhì)中的輸入蛋白α形成復(fù)合物，再與輸入蛋白β結(jié)合易位到細(xì)胞核，復(fù)合物解離，輸入蛋白β通過核內(nèi)小分子GTP結(jié)合蛋白RanGTP輸送到細(xì)胞質(zhì)中，而輸入蛋白α則需要與CSE1L結(jié)合，通過CSE1L的介導(dǎo)輸送到細(xì)胞質(zhì)中[9，10]。CSE1L的過度表達(dá)導(dǎo)致與輸入蛋白α的組成性結(jié)合，消耗了游離輸入蛋白α，導(dǎo)致細(xì)胞蛋白的錯誤定位，從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)展[11]。

另外，輸入蛋白循環(huán)機(jī)制是多種蛋白質(zhì)核轉(zhuǎn)運(yùn)所必需的[12]，因此，CSE1L與許多蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)，包括控制細(xì)胞增殖和凋亡的蛋白[2]。增殖和凋亡之間的平衡對于細(xì)胞的生長發(fā)育、分化和維持成體組織的功能穩(wěn)定狀態(tài)至關(guān)重要。增殖和凋亡的去調(diào)控或突變與癌癥和發(fā)育缺陷有關(guān)[13]，提示CSE1L可能通過影響細(xì)胞的增殖或凋亡促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

綜上所述，本次研究表明CSE1L在胃癌組織中高表達(dá)，其高表達(dá)預(yù)示胃癌患者生存時間縮短。我們還發(fā)現(xiàn)CSE1L與KPNA基因家族密切相關(guān)，通過影響蛋白質(zhì)核轉(zhuǎn)運(yùn)過程促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展，提示CSE1L可能成為胃癌新的預(yù)后標(biāo)記物和潛在的治療靶點(diǎn)。但關(guān)于CSE1L在腫瘤中的作用機(jī)制以及其在癌癥中的研究價值還缺乏深入的研究。我們將進(jìn)一步通過科研實(shí)踐去發(fā)現(xiàn)它在胃癌發(fā)病過程中的作用機(jī)制。