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目的:肝细胞癌（Hepatocellular Carcinoma,HCC）的发生和发展是一个极其复杂的过程,目前病因不明。研究表明,线粒体功能障碍与HCC的发生发展密切相关。因此,鉴定HCC线粒体相关差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）,对研究HCC发病机理以及对HCC的诊断和预防具有重要意义。本研究通过公共数据库和收集临床HCC组织以及肝癌细胞研究线粒体相关DEGs的表达水平及其预后意义;重点关注犬尿氨酸3-单加氧酶（Kynurenine 3-Monooxygenase,KMO）在人HCC中的表达情况及其与HCC患者临床病理特征的关系;研究KMO对线粒体生物发生和肝癌细胞恶性表型的影响;初步探讨KMO调控HCC恶性生长和转移的分子机制。方法:利用Gene Expression Omnibus（GEO）数据集和Mito Carta数据集,筛选HCC线粒体相关DEGs;利用The Cancer Genome Atlas（TCGA）数据库分析HCC线粒体相关DEGs的表达水平及其预后价值;利用实时荧光定量PCR（Quantitative PCR,qPCR）技术检测KMO在HCC组织与配对癌旁组织中的表达水平。通过设计合成靶向作用于KMO的小干扰RNA片段和构建过表达KMO重组质粒,使用qPCR和免疫印迹验证沉默和过表达KMO效果;采用CCK-8实验、EdU实验、平板克隆实验、划痕愈合实验、Transwell小室实验和流式细胞术检测KMO对肝癌细胞活力、增殖活性、克隆形成能力、迁移能力及细胞凋亡的影响;利用Mito-Tracker染色线粒体、qPCR和WST-8显色反应检测KMO对肝癌细胞线粒体生物发生、mtDNA拷贝数和NAD+产生的影响。运行R包和GSEA对KMO相关DEGs进行功能富集分析;利用STRING和Cytoscape构建蛋白质互作网络;利用TCGA数据库分析细胞迁移相关DEGs与KMO表达水平的相关性。结果:本研究共筛选得到15个HCC线粒体相关DEGs;29例病人（29/31）的KMO基因在HCC组织中的表达水平低于其在配对癌旁组织中的表达水平,占总数的87.9%。其中27例样本在HCC组织中的表达水平比癌旁组织低两倍以上,从2.1倍到180.0倍不等。t检验得到P＜0.05,证明KMO基因在HCC组织和配对癌旁组织中的差异表达具有统计学意义;TCGA数据库分析结果表明KMO低表达与HCC患者预后不良有关;KMO表达水平与肝癌患者Grade分级,T分期和肿瘤分期等因素有关。qPCR结果显示:在肝癌细胞系MHCC-97H和LM3中,沉默KMO后,KMO mRNA表达水平显著降低,抑制率分别为54.8%±5.3%和84.1%±3.4%;过表达KMO后,KMO mRNA表达水平显著上调,升高倍数高达375.1±11.7和76.1±17.2。免疫印迹结果显示:在MHCC-97H细胞和LM3细胞中,沉默KMO后,KMO蛋白表达水平降低。过表达KMO后,KMO蛋白表达水平显著上调。CCK-8实验结果显示:在肝癌细胞系MHCC-97H和LM3中,沉默KMO后,细胞活力显著升高,细胞活力升高率分别为21.3%±6.1%和9.7%±3.6%;过表达KMO后,细胞活力显著降低,细胞活力抑制率分别为13.7%±7.7%和9.7%±0.9%。Ed U实验结果显示:在肝癌细胞系MHCC-97H和LM3中,沉默KMO后,细胞增殖率分别升高65.6%±15.1%和81.0%±14.2%,细胞增殖活性显著增强;过表达KMO后,细胞增殖率分别降低43.8%±4.0%和52.0%±2.3%,细胞增殖活性显著减弱。平板克隆实验结果显示:在肝癌细胞系MHCC-97H和LM3中,沉默KMO后,细胞克隆数分别增多32.7%±1.0%和33.5%±0.7%,克隆形成能力显著增强;过表达KMO后,细胞克隆数分别减少31.5%±2.2%和42.1%±3.1%,克隆形成能力显著减弱。划痕愈合实验结果显示:在肝癌细胞系MHCC-97H和LM3中,沉默KMO后,细胞迁移能力明显增强;过表达KMO后,细胞迁移能力明显降低。Transwell小室实验结果显示:在肝癌细胞系MHCC-97H和LM3中,沉默KMO后,细胞迁移数目分别增多65.5%±11.8%和61.0%±7.7%,细胞迁移能力显著增强;过表达KMO后,细胞迁移数目分别减少63.8%±4.7%和50.8%±2.9%,细胞迁移能力显著降低。细胞凋亡结果显示:在肝癌细胞系MHCC-97H和LM3中,沉默KMO后,细胞凋亡率减少,但与相应对照组相比,其差异均无统计学意义;对照组细胞凋亡率分别为7.7%±1.2%和8.3%±1.8%,过表达KMO组细胞凋亡率分别为20.2%±1.8%和20.5%±1.7%。过表达KMO后细胞凋亡率显著升高。Mito-Tracker染色线粒体结果显示:在肝癌细胞系MHCC-97H和LM3中,沉默KMO后,线粒体质量分别增加41.3%±9.4%和24.4%±4.0%;过表达KMO后,线粒体质量分别减少30.4%±11.0%和23.4%±2.4%。qPCR结果显示:在肝癌细胞系MHCC-97H和LM3中,沉默KMO后,mtDNA拷贝数显著升高,升高率分别为51.4%±8.2%和92.4%±6.8%;过表达KMO后,mtDNA拷贝数显著降低,分别降低40.0%±3.4%和34.1%±2.5%。WST-8显色反应结果显示:在LM3细胞中,过表达KMO后,NAD+/NADH比值显著降低。功能富集分析结果显示:KMO相关DEGs与补体和凝血级联、胆汁分泌等通路相关;GSEA结果显示:KMO高表达组与抑制HCC发展等基因集呈正相关。蛋白质互作网络结果显示:KMO主要与AGXT、HGD、ALDH8A1、FTCD、PAH等基因共表达。功能富集分析结果显示:KMO相关关键基因与补体和凝血级联和色氨酸代谢等信号通路相关。预后分析结果显示:KMO相关关键基因与HCC患者预后有关。KMO与迁移相关基因相关性分析结果显示:在HCC组织中,KMO表达水平与EPHB2和SRC的表达水平均呈负相关。结论:1.本研究筛选得到15个HCC线粒体相关DEGs;2.KMO在HCC中呈显著低表达,KMO表达水平与肝癌患者Grade分级,T分期和肿瘤分期等因素有关;3.KMO下调促进肝癌细胞增殖和迁移,抑制肝癌细胞凋亡;4.KMO下调促进肝癌细胞线粒体生物发生,mtDNA拷贝数升高。5.KMO和EPHB2、SRC的表达水平均呈显著负相关,高度提示KMO下调促进肝癌细胞转移与EPHB2和SRC有关。