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背景:肺癌是全球发病和死亡率增长最快,对人类生命健康威胁最大的恶性肿瘤之一。该病早期不易发现,临床就诊的患者多已为中晚期,已失去最佳手术治疗机会,故放化疗或生物治疗后,5年生存率较低,因此筛选出早期生物学标志物及治疗靶点对疾病的早期诊断、治疗都具有指导意义。我们前期通过临床组织样品、建模小鼠肺组织及生物信息学分析发现,蛋白酶体亚基α5(PSMA5)也称为20S蛋白酶体亚基α-5,较癌旁组织相比,肺腺癌中PSMA5表达水平明显升高且显著缩短患者生存期,另外文献调研发现,PSMA家族中其他成员如PSMA4/PSMA7/PSMA1分别参与肺癌、结直肠癌、前列腺癌的发生发展过程,且在肿瘤组织中异常表达,然而PSMA5异常表达与肺腺癌发生、发展和预后的关系及分子机制目前尚未报道。目的:探索PSMA5在肺腺癌发生、发展、转移中的作用、临床意义及相关机制方法:利用配对临床肺腺癌与癌旁组织样本进行qRT-PCR、Western Blotting分析以及建模鼠不同病理时期(24W、32W)肺组织样本,通过Western Blotting及免疫组化分析等探索PSMA5在肿瘤中与癌旁组织的表达水平;利用TCGA、GEO等大数据库资料,通过对数据的整合与处理分析,探索PSMA5在肺腺癌与癌旁组织中的表达变化特点;通过对临床肺腺癌及癌旁组织标本进行免疫组化分析及对收集的临床随访资料分析探索PSMA5与肺腺癌患者临床诊断和预后评价的意义;利用非小细胞肺癌细胞株如A549、H1299等细胞系对PSMA5进行基因沉默及过表达,通过体内体外实验,探索PSMA5与细胞增殖、转移、周期、凋亡和内质网应激的关系及可能机制;最后利用LinkedOmics和cBioPortal在线工具分析TCGA中肺腺癌数据,与GEO中肺腺癌数据进行交叉分析,最后通过蛋白质-蛋白质相互作用(Protein-Protein Interaction,PPI)分析,筛选出与PSMA5表达相关的重要功能基因CCNB1(细胞周期蛋白B1)、PLK1(Polo样激酶1)和CDK1(周期蛋白依赖性激酶1)。通过PSMA5与CCNB1、PLK1和CDK1联合分析对肺腺癌的诊断及预后进行综合评价。结果:首先我们用25例配对临床肺腺癌组织和癌旁组织进行qRT-PCR分析,发现肺腺癌组织中PSMA5表达比正常组织高,利用16对临床肺腺癌和癌旁组织进行Western Blotting分析发现肿瘤中PSMA5表达水平比癌旁组织高。通过对建模小鼠24W、32W肺肿瘤组织与对照组织进行HE、免疫组化染色、Western Blotting分析发现,PSMA5在癌组织表达量高于正常或癌旁组织,随着病理进程增加,PSMA5表达量也明显增加。接着,通过生物信息学分析显示PSMA5在肺腺癌中高表达。用大数据库的56例配对临床肺腺癌组织和癌旁组织进行qRT-PCR分析,发现肺腺癌组织中PSMA5表达比正常组织高。肺腺癌组织芯片及临床病理资料分析发现PSMA5表达与淋巴结转移密切相关。Cox比例风险模型进行多因素分析显示,PSMA5高表达是影响肺腺癌患者预后的重要独立危险因素之一。利用肺腺癌细胞株A549、H1299,构建PSMA5沉默及过表达细胞株,通过细胞学实验及小鼠荷瘤、转移模型等动物实验发现,PSMA5异常表达影响了肺腺癌细胞增殖、转移等功能。通过流式及Western Blotting分析发现PSMA5异常表达可引起细胞G2M期改变并介导细胞凋亡,同时经Western Blotting分析发现PSMA5异常表达可引起内质网应激通路中PERK/eIF2α/ATF4/CHOP通路激活,使该通路重要蛋白CHOP及GRP78表达量明显上调,从而调控细胞凋亡。最后,我们综合三个肿瘤大数据库交叉分析找到3个与PSMA5表达相关的基因,分别是CCNB1、PLK1和CDK1。利用临床肺腺癌和癌旁组织进行Western Blotting分析发现肿瘤中PSMA5表达水平升高伴随CCNB1、PLK1和CDK1升高。蛋白-蛋白间相互作用网络(PPI)显示PSMA5与CCNB1、PLK1和CDK1存在相互作用,有一定的相关性。经生存分析发现高表达PSMA5与CCNB1、PLK1和CDK1后生存期明显低于低表达者。将CCNB1、PLK1和CDK1与PSMA5表达水平相结合,对肺腺癌的预后评价更具有指导意义。结论:PSMA5是影响肺腺癌发生发展的重要功能基因,其异常表达与肺腺癌患者的临床分期和淋巴结转移密切相关,是影响患者预后的重要危险因素之一;沉默PSMA5可引起肺腺癌细胞G2/M期阻滞并诱导细胞凋亡;沉默PSMA5可引起内质网应激反应,激活PERK/eIF2α/ATF4/CHOP通路,调控细胞凋亡。