关键词:
隐源性肝癌
DNA甲基化
DMR
摘要:
目的:本研究通过高通量靶向DNA甲基化测序技术,获得并分析隐源性肝癌与癌旁非癌肝组织的差异性甲基化谱,获得差异性甲基化修饰区域(DMR)和差异性甲基化修饰区域相关的基因(DMG),通过生物信息分析获得关键的信号转导通路,通过实时荧光定量PCR检测相关信号通路中的基因的m RNA的表达,为研究隐源性肝癌发生的表观遗传学机制提供依据。方法:我们使用Sure SelectXT人甲基化测序系统(Sure SelectXT Methyl-Seq Target Enrichment System)对安徽医科大学第一附属医院2017年1月至2018年5月行肝癌切除术的3例隐源性肝癌患者的癌组织及癌旁非癌组织进行了目标区域DNA甲基化测序(targeted DNA methylation sequencing),并进行生物信息分析;实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,Real-time RT-q PCR)检测所鉴定信号通路中HOXB-AS3、HOXB6、HOXB3、USP18、MAP3K6、TIRAP、TNNI2、SHC3、CTTN、TFAP2A的m RNA表达水平。结果:两种组织间筛选出38554个差异性甲基化位点(Differentially methylated sites,DMSs)和1728个差异甲基化区域(Differentially methylated regions,DMRs),与癌旁非癌组织相比,隐源性肝癌组织中Cp G高甲基化水平的DMSs共有21853个,Cp G低甲基化水平的DMSs共有16701个。隐源性肝癌组织中高甲基化DMRs共有868个,低甲基化DMRs共有860个,DMR主要分布于Cp G Island(55.4%),Cp G Island shore(60.8%),Cp G Island shelf(29.4%)和promoter(50.4%)等基因功能区域。通过基因注释获得DMR相关基因(DMG)2091个,与癌旁非癌组织相比,隐源性肝癌组织中与DMR相关的高甲基化基因有1129个,其中基因启动子区甲基化基因242个;与DMR相关的低甲基化基因有962个,其中202个基因的启动子甲基化差异显著。数据显示在隐源性肝癌组织中,DMRs中高甲基化比低甲基化更为常见。Real-time RT-q PCR实验结果显示,与癌旁非癌组织相比,隐源性肝癌组织中HOXB-AS3、HOXB3和MAP3K6的m RNA水平表达下调。而隐源性肝癌组织中TIRAP、SHC3、CTTN的m RNA水平表达上调。隐源性肝癌和癌旁非癌组织中HOXB6、USP18、TNNI2、TFAP2A的m RNA水平表达差异无统计学意义。DMG的GO富集分析表明,GO分类主要包括分子功能、生物进程和细胞组分三大类,高甲基化DMG在分子功能中主要富集于:结合(P=0.000140)、蛋白结合(P=1.32×10-6)、细胞骨架蛋结合(P=0.000709)和阳离子结合(P=1.29×10-3)等。低甲基化DMG在分子功能中主要富集于结合(P=7.93×10-10)、蛋白结合(P=5.58×10-5)、钙离子结合(P=5.19×10-7)、细胞外配体门控离子通道活性(P=4.75×10-5)等。DMR相关基因KEGG富集通路分析表明,高甲基化DMGs富集通路包括:雌激素信号通路(P=5.91×10-3)(基因包括ADCY4,ADCY2,ADCY8,ADCY7,EGFR,AK72,FOS,GPER1,KCNJ6,KCNJ9,NRAS,PIK3R2,PLCB2和MAP2K2)、Notch信号通路(P=9.04×10-3)(基因包括RBPJL,CTBP1,DTX1,HES5,JAG2,NOTCH4,NUMBL,NCOR2和MAML1)、调节干细胞多能性信号通路(P=1.26×10-2)(基因包括DLX5,APC2,AKT2,FGFR3,JAK2,JAK3,ZFHX3,NRAS,MAPK11,REST,MAP2K2,IK3R2,BMPR11A,WNT10A,FZD1,WNT5B和HAND1)和Rap1信号通路(P=1.41×10-2)(基因包括ADCY4,EPHA2,RASGRP2,EFNA5,RAPGEF3,ADCY8,RGS14,EGFR,ADCY2,ADCY7,AKT2,FGFR3,PFN3,NRNAS,RALGDS,FIK3R2,RALB,RALA,MAP2K2,MAPK11,PLCB2和CDH1)等通路,而低甲基化DMGs富集通路包括:癌症中蛋白聚糖(P=5.04×10-3)(基因包括FLNC,AKT1,CTTN,ANK1,GPC1,GFR,IGF2,HOXD10,MAPK11,MAP2K2,PIK3CD,PLC