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肺癌是一种具有高侵袭性、高转移率和高发病率的癌症,死亡率占世界首位。肺腺癌(Lung Adenocarcinoma,LUAD)是诊断最多的肺癌亚型,在其早期阶段没有明显的症状,并且在可被检测时已经发生了肿瘤的侵袭和转移。LUAD生物学的深入研究有助于研发出更有效和更具有针对性的药物。三维染色质结构在基因表达调控、细胞多样性与同一性以及组织发育中都有着不可或缺的作用。其中TAD是兆碱基尺度上的结构单元,特点是区域内相比区域外具有更高水平的相互作用。作为染色体组织的模块化和动态单位,TAD边界的破坏会影响长距离的基因调控,进而引起致病性的表型。在这项研究中,我们通过整合肺部细胞系的Hi-C数据和LUAD患者的高通量数据集,建立了LUAD预后评估模型。该模型筛选出了34个预后相关边界特征(prognostic-related boundary features,PRBFs),将其表达量水平和危险系数用于构建LUAD患者的风险评分系统。研究提出交互频率加权DLR值(the interaction frequency-weighted DLR,WDLR)的概念表征给定区域内的染色质结构紧缩水平,以评估预后相关边界基因附近区域的染色质3D结构构象。随后,我们从蛋白质互作网络以及转录因子的层面对预后相关边界基因做了分析,以探索本实验预测的可靠性和挖掘基因对LUAD的潜在作用。我们发现:1.基于PRBFs的风险评分方案,可将LUAD患者分为高危组和低危组,两组患者预后具有明显差异。意味着PRBFs可以作为LUAD预后的标志。2.预后相关边界基因附近的三维结构构象在细胞癌变的过程中呈现出紧密和松散两种趋势,表明PRBFs的局部结构具有异质性和动态性的特点。同时,LUAD基因组中的局部三维空间结构的改变是可以通过边界基因与周围区域的交互作用来反映的。3.呈现不同3D结构构象变化的PRBFs,分别对应于不同的甲基化水平和基因表达水平。癌变过程中结构趋于紧密的基因对应着更高的启动子区甲基化水平和更低的表达量水平。4.预后相关边界基因在PPI网络中拥有非常高的连接度,处于核心位置,边界基因的改变对网络的影响更为深远。5.转录因子EHF、SP1、PAX5可以调控30个以上的预后相关边界基因,其都被研究证明在癌症中发挥重要作用。且已有11个预后相关边界基因在癌症研究中被报导。这项研究揭示了TAD边界在LUAD诊断和治疗中的作用,筛选出的边界特征可作为LUAD候选诊断标志物,证明了关注TAD边界可作为探索LUAD预后的另一种方法。