背景与目的脑胶质瘤是一种常发于成人中枢神经系统的恶性肿瘤,主要由神经外胚层衍生形成,约占成人颅内恶性肿瘤的49.7%。脑胶质瘤分为两个组织病理学亚组:低级别脑胶质瘤和高级别脑胶质瘤。脑胶质瘤虽然相对罕见,但由于其病变部位的复杂性以及肿瘤自身特性等因素,导致脑胶质瘤有着较高的死亡率和发病率。尽管目前采取了多种形式的治疗措施,包括在可行的情况下进行最大手术切除,然后进行放疗和/或化学疗法联合治疗,但中位生存期还是相对较短。线粒体转录延伸因子(Mitochondrial transcription elongation factor,TEFM)是一个正调控线粒体基因表达和氧化磷酸化活性的蛋白质。已有研究报道,TEFM基因的表达异常,可能与线粒体心肌病,I型神经纤维瘤病,胰腺癌等人类疾病的发生密切相关。但是,关于TEFM基因及其所编码的蛋白质的研究还不完善。并且TEF M在脑胶质瘤中的表达及其临床意义尚未有所报道。本课题采用生物信息学方法对人TEFM基因进行启动子区预测,转录调控分析,保守性分析。同时对TE FM蛋白质的结构与功能进行生物信息学预测。基于TCGA和Oncomine等数据库对TEFM mRNA表达水平与低级别脑胶质瘤临床病理特征的关系,探讨TEF M mRNA表达水平与低级别脑胶质瘤患者预后的相关性。通过免疫组织化学和组织芯片技术检测TEFM蛋白质在脑胶质瘤组织和非瘤脑组织中的表达。本课题将为阐明TEFM在脑胶质瘤发生和发展中所发挥的作用奠定理论基础,也为脑胶质瘤早期临床诊断及潜在的分子治疗靶标提供了线索。方法通过 NCBI、UCSC、JASPAR、EMBOSS Cpgplot、MethPrimer、Swiss-mod el、Cell-PLoc2.0 package Hum-mPLoc、String等公共数据库和软件工具分析软件对TEFM基因启动子区域,转录调控功能,保守性,蛋白质理化性质,蛋白质同源性,系统进化树构建,跨膜区预测,磷酸化位点,信号肽位点,二级结构功能域,三级结构,亚细胞定位,细胞定位,蛋白相互作用和基因富集进行分析预测。利用 TCGA,Oncomine,COMIC,GEPIA,cBioprotal 数据库对 TEFM 表达水平与脑胶质瘤患者的病理特征及预后相关性进行分析。收集28例临床病例、51例组织芯片病例和10例脑外伤病例利用免疫组织化学技术检测蛋白质在脑胶质瘤组织和非瘤脑组织TEFM的表达水平。结果1.基因启动子预测发现,人TEFM基因定位于17q11.2,基因全长8647 bp,含有3个内含子和4个外显子。该基因转录的mRNA全长为1306 bp,编码360个氨基酸构成的蛋白质。基因上游5’端2500 bp的核苷酸区域内至少存在3个启动子。启动子区序列中包含2个长度分别为203 bp和225 bp的Cp G岛。TEF M基因启动子区存在11个不同的转录因子结合位点。2.利用不同的生物系信息方法对TEFM蛋白进行系统性研究发现,TEFM蛋白质定位于线粒体,其二级结构主要为α螺旋结构。三级结构和二级结构预测相关相符。同源蛋白质多重序列比对和系统进化树分析发现,TEFM蛋白质属于直系同源蛋白质。TEFM蛋白质的功能预测结果发现:TEFM蛋白定位于线粒体,不是膜蛋白,不具备酶的活性,也没有信号肽位点。该蛋白质可能是转运结合蛋白,在调控线粒体基因复制转录过程中发挥着重要作用。对TEFM蛋白质相互作用网络及基因富集分析发现,在体内TEFM蛋白质是和其他蛋白质相互影响产生作用的。并且TEFM基因在线粒体基因表达,线粒体基因组维持,DNA复制转录延伸与核苷酸代谢等功能上发挥重要作用。3.利用Oncomine和GEPIA数据库分析发现,TEFM在脑胶质瘤中呈现高表达。COSMIC数据库分析结果显示,错义突变是TEFM基因在肿瘤中主要的突变类型。TCGA数据库分析结果发现,低级别脑胶质瘤患者TEFM mRNA表达量与年龄、WHO分级、病理类型、头痛史、慕上定位显著相关。Kaplan-Meier生存分析发现,在低级别脑胶质瘤患者的总体生存率(overall survival,OS)中TEFM高表达组生存时间相比与TEFM低表达组生存时间显著缩短。COX 比例风险回归模型发现,患者年龄、WHO分级、脑胶质瘤病理类型与慕上位置是影响低级别脑胶质瘤患者预后的独立因素。4.利用cBioprotal数据库对TEFM基因在低级别脑胶质瘤中与其共表达前十的基因,线粒体调控基因和脑胶质瘤标志物基因相关性分析发现。与TEFM基因共表达前十的基因中,UTP6、ZNF700、MAGOHB、ZNF140、NUF43、PIGW、RFC4和NOL11基因表达水平与TEFM基因表达水平呈正相关,而KIF1A和C LSTN1基因表达水平与TEFM基因表达水平呈负相关。在线粒体转录调控基因中,TFB1M、TFB2M、MTERF1、MTERF2、MTERF3、POLMTR 和 NRF1 基因表达水平与TEFM基因表达水平呈正相关。在脑胶质瘤标记物基因中,IDH1、TERT、ATRX、MKI67和TP53基因表达水平与TEFM基因表达水平呈正相关,而MGMT和BRAF基因表达水平与TEFM基因表达水平呈负相关。5.GSEA结果显示在TCGA队列中发现细胞周期通路,DNA复制通路,RNA降解通路,泛素介导的蛋白水解通路,氨酰tRNA生物合成通路,嘧啶代谢通路,N-聚糖生物合成通路,核苷酸切除修复通路和剪接体通路与TEFM表达显著相关。6.免疫组织化学与组织芯片技术分析发现,TEFM蛋白质在脑胶质瘤组织中表达显著高于非瘤脑组织。利用组织芯片技术对TEFM相对表达量在脑胶质瘤中各个病理参数分组中的表达水平进行分析。结果发现,TEFM相对表达量在病理类型,Ki67表达水平和IDH1突变有无分组中表达有上调或下调趋势(P<0.05)。组织芯片中TEFM相对表达水平与脑胶质瘤患者相关病理参数相关性分析。结果发现,TEFM蛋白质相对表达量与脑胶质瘤患者的IDH1突变的有无具有显著相关性(P<0.05)。利用Kaplan-Meier预后模型对脑胶质瘤患者病理参数和TEF M相对表达水平与脑胶质瘤患者的预后进行分析。结果发现,WHO分级与脑胶质瘤患者OS有显著相关性。结论1.利用生物信息学方法对TEFM基因启动子及转录因子结合位点进行预测分析,并对TEFM蛋白质结构和功能进行预测分析,这为进一步研究TEFM蛋白质的功能研究提供了生物信息学参考和理论依据。同时也为进一步探讨TEFM基因在恶性肿瘤发生发展所产生的作用机制,以及寻找新的肿瘤基因治疗靶点的研究奠定了基础。2.基于TCGA、Oncomine、GEPIA以及cBioprotal数据库分析发现,TEFM表达在脑胶质瘤中增高并与低级别脑胶质瘤患者病理特征和预后相关,提示TEF M可能参与低级别脑胶质瘤的发生发展。为深入研究TEFM在脑胶质瘤发生发展中的作用奠定了基础。GSEA富集分析结果对TEFM在低级别脑胶质瘤中作用的信号通路进行预测,为进一步探索TEFM在脑胶质瘤中的作用机制的研究奠定了基础。同时为寻找脑胶质瘤新的标志物以及治疗脑胶质瘤提供了潜在的分子靶标。3.免疫组织化学技术检测发现TEFM蛋白质在脑胶质瘤组织中表达增高。组织芯片技术检测发现TEFM相对表达量在病理类型,Ki67表达水平和IDH1突变有无分组中表达有上调或下调趋势,并且TEFM蛋白质相对表达量水平与IDH1突变有无具有显著相关性。提示TEFM可能参与脑胶质瘤的发生发展,并且可能与脑胶质瘤的恶性程度密切相关。