微小染色体蛋白家族和染色体结构维持蛋白4基因在宫颈鳞状细胞癌组织中的表达及其生物信息学分析

doi:10.13481/j.1671-587X.20210224

摘要/Abstract

摘要： 目的

通过生物信息学方法对癌症基因组图谱（TCGA）和高通量基因表达（GEO）数据库进行数据挖掘，探讨宫颈鳞状细胞癌（宫颈鳞癌）预后相关分子。

方法

从TCGA和GEO数据库下载宫颈鳞癌相关数据，利用Perl软件和R语言软件进行数据整理和分析，筛选出2个数据库中在正常组织和肿瘤组织共有的差异表达基因（DEGs），并对DEGs进行基因本体论（GO）的功能富集和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析，预测其作用机制。使用STRING数据库和Cytoscape软件构建蛋白-蛋白互作（PPI）网络，筛选枢纽基因，并结合临床数据进行生存分析。

结果

2个数据库共有的DEGs为226个，其中上调的为170个，下调的为56个。GO富集分析，上述DEGs主要与细胞核分裂、细胞器分裂、有丝分裂和DNA酶活性催化等有关联。KEGG通路分析，这些DEGs主要富集在细胞周期、DNA复制和p53信号通路等。生存分析，微小染色体蛋白（MCMs）家族基因中MCM2、MCM5和MCM6与染色体结构维持蛋白4 （SMC4）基因均在肿瘤组织中高表达，且与宫颈鳞癌患者预后有关联（P < 0.05），其中表达上调的MCM2、MCM5和MCM6基因可延长宫颈鳞癌患者的生存时间，属于抑癌基因；而SMC4则缩短患者的生存时间，为促癌基因。

结论

MCM2、MCM5和MCM6作为抑癌基因抑制宫颈癌的进展，而SMC4作为促癌基因促进宫颈鳞癌的进展。

关键词: 宫颈鳞状细胞癌, 癌症基因组图谱数据库, 高通量基因表达数据库, 生物信息学分析

Abstract: Objective

To explore the prognostic factors of cervical squamous cell carcinoma by bioinformatics methods based on The Cancer Genome Atlas （TCGA） and Gene Expression Omnibus （GEO） databases.

Methods

The data of cervical squamous cell carcinoma were downloaded from TCGA and GEO databases. Perl and R software were used to screen the differential expression genes （DEGs） in normal and tumor tissues shared by the two databases. Gene Ontology （GO） function enrichment and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） pathway enrichment analysis were performed to predict the mechanism of DEGs. Further， STRING database and Cytoscape software were used to construct a protein- protein interact （PPI） network， and screen the hub gene， and the survival analysis was performed combined with the clinical data.

Results

There were 226 DEGs including 170 up-regulation genes and 56 down-regulation genes in two databases. The GO enrichment analysis results showed that DEGs were mainly related to cell nuclear division， organelle division， mitosis and DNase activity. The KEGG pathway analysis results showed that the main enrichment was in the cell cycle， DNA replication， and p53 signaling pathway， etc. The survival analysis results showed that the minichromosome maintenance proteins （MCMs） genes， including MCM2， MCM5 and MCM6， and structural maintenance of chromosome 4 （SMC4） gene were all highly expressed in tumor tissue and significantly related to the prognosis of cervical squamous cell carcinoma （P<0.05）. Additionally， the up-regulated genes MCM2， MCM5 and MCM6 prolonged the survival time of the patients with cervical squamous cell carcinoma，and they were tumor suppressor genes； while SMC4 shortened the survival time of the patients with cervical squamous cell carcinoma，and they were carcinogenic genes.

Conclusion

As tumor suppressors genes， MCM2， MCM5 and MCM6 genes can inhibit the tumor development； as an oncogene， SMC4 gene can promote the progression of cervical squamous cell carcinoma.

Key words: cervical squamous cell carcinoma, TCGA database, GEO database, bioinformatics analysis

中图分类号:

R737.33

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图/表 6

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