hnRNP E2与宫颈癌变的关系及其结合基因的功能分析

来源 :山西医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:falconcarmack
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目的:HPV反复或持续感染是宫颈癌变发生主要但并非唯一的病理因素,寻找其他致癌因子或协同HPV的致癌因素成为目前关注的焦点。核不均一核糖核蛋白E2(hnRNP E2)是存在于细胞核中的一种RNA结合蛋白,其含有的独特KH域具有DNA和RNA的结合位点,为其实现细胞信号转导、基因转录调节、控制mRNA的稳定和翻译等一系列生物学功能提供了前提条件。研究表明,hnRNP E2在众多肿瘤中存在异常高表达,但在宫颈癌变中的表达情况尚无定论。hnRNP E2可以与DNA发生结合,但其在HPV16阳性的Siha细胞中与全基因组DNA的结合尚不明确。此次研究选取不同宫颈病变患者,检测hnRNP E2蛋白表达水平,同时检测HPV16感染情况,探讨hnRNP E2与HPV16在宫颈癌变中的作用及其相互关系;进一步在体外细胞实验中,选择HPV16阳性的Siha细胞为实验媒介,应用ChIP-Seq技术,分析hnRNP E2与全基因组的结合位点以及结合的基因,全面地揭示hnRNP E2结合位点和基因的分布特征,以及对hnRNP E2结合基因进行GO功能分类,对靶基因可能参与的生物信号通路进行预测,从而为宫颈癌病因学和机制的深入研究提供新的依据,为寻找宫颈癌防治的生物靶点开拓新的思路。方法:本次研究对象全部来源于课题组在山西省介休市建立的“自然人群宫颈病变队列”,选取2014年6月-9月经宫颈液基薄层细胞学检测(TCT)、阴道镜检查,排除信息缺失和未完全完成体格检查者,最终病理学确诊的正常宫颈(NC)妇女67名、低度宫颈上皮内瘤样变(CINⅠ)患者69例、高度宫颈上皮内瘤样变(CINⅡ/Ⅲ)患者68例,以及同期在山西医科大学第二医院经病理学确诊的宫颈鳞状细胞癌(SCC)患者53例。采用结构式问卷收集宫颈癌变相关资料,并采集宫颈脱落细胞和宫颈活检组织。采用导流杂交法检测HPV16感染情况,WesternBlot检测hnRNP E2蛋白表达水平。利用SPSS21.0软件进行相关数据的Logistic回归分析、Kruskal-Wallis H检验、Bonferroni检验、?2检验及?2趋势检验等;采用相加模型进行交互作用评价。同时,选择HPV16阳性的Siha细胞为实验对象,应用ChIP-Seq技术检测hnRNP E2在全基因组的结合位点及其序列特征,基于GO和KEGG数据库分别进行hnRNP E2结合基因的功能和通路的富集分析。结果:1.hnRNP E2和HPV16感染与宫颈癌变的关系及其交互效应:hnRNP E2表达量从NC、CINⅠ、CINⅡ/Ⅲ到SCC组逐渐降低,各组间差异具有统计学意义(H=32.09,P<0.001),HPV16感染率随着宫颈病变程度的加重逐渐上升(?2趋势=51.13,P<0.001)。利用两因素相加模型进行交互作用分析显示,hnRNP E2低表达与HPV16感染在CINⅡ/Ⅲ和SCC组均存在协同效应。2.hnRNP E2结合位点在染色体和功能元件上的分布:hnRNP E2的结合位点有646个,长度在100-200bp之间,平均长度163bp,有440个被注释为基因片段,覆盖245个基因,hnRNP E2结合位点和基因分布广泛,主要集中于7号染色体、5号染色体、2号染色体和3号染色体。hnRNP E2结合位点在五个功能元件上均有分布,但基因间区(58.2%)和内含子区(35.8%)最多。3.hnRNP E2结合DNA序列的特征分析:Motif(基序)分析发现,hnRNP E2有3条易于结合的Motif,这些Motif中的胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)含量较高,尤其是胞嘧啶(C)含量最高,提示hnRNP E2倾向结合于胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)富集的DNA序列。4.GO富集分析:靶基因在Molecular Function层面主要富集于cGMP抑制环核苷酸磷酸二酯酶活性(GO:0004119)、离子通道活性(GO:0005216)、外切酶活性(GO:0004527)、转运活性(GO:0005215)、转录辅因子活性(GO:0003712)、核酸结合(GO:0003676)、DNA结合(GO:0003677)及RNA结合(GO:0003723)等;Biological Process方面主要包括细胞生长调控(GO:0060284)、细胞周期调控(GO:0051726)、细胞粘附(GO:0007155)、生物粘附(GO:0022610)、mRNA加工(GO:0006396)及信号传导(GO:0023052)等;Cellular Component方面主要有质膜部分(GO:0044459)和细胞膜(GO:0071944)等。5.Pathway富集分析:富集于细胞粘附分子(CAMs)(ko04514)的基因最多,其次是cAMP信号通路(ko04024)。此外,hnRNP E2结合基因的生物通路主要集中于肾细胞癌(ko05211)、黑色素瘤(ko05218)、小细胞肺癌(ko05222)、非小细胞肺癌(ko05223)、子宫内膜癌(ko05213)等多个癌症通路和癌症中心碳代谢(ko05230)通路,以及MAPK信号通路(ko04010)、核苷酸切除修复(ko03420)、卵巢类固醇生成(ko04913)、孕酮介导的卵母细胞成熟(ko04914)、类固醇激素生物合成(ko00140)等与肿瘤相关的重要通路。结论:1.HPV16感染是宫颈病变发生的主要危险因素,hnRNP E2低表达可增加CIN II/Ⅲ和SCC的发生风险,且hnRNP E2低表达与HPV16感染在宫颈病变的发生中可能存在协同作用,提示,HPV16感染的妇女合并hnRNP E2蛋白低表达,罹患宫颈病变及恶性进展的风险更高。因此,在积极预防和控制高危型HPV感染的同时,做好hnRNP E2的检测,对于宫颈癌变的预防和预测具有重要意义。2.随着宫颈病变程度的加重,hnRNP E2表达呈逐渐下降趋势。提示hnRNP E2表达可以反映宫颈病变进展情况,hnRNP E2低表达可能是宫颈病变加重的有效指标,可以作为高度宫颈病变和癌变的诊断和预警标志。3.hnRNP E2结合位点和结合基因分布广泛,23条染色体上均有其分布,进一步发现处于基因间区和内含子区的功能元件上结合位点较多,提示hnRNP E2可能与内含子结合,调控基因的表达,进而影响宫颈癌的发生。4.hnRNP E2靶基因及其产物在分子功能和生物过程中均有涉及,包括基因转录、翻译,细胞周期和凋亡调节等。提示hnRNP E2可能通过影响细胞生物学功能促进了宫颈癌的发生。5.hnRNP E2结合的基因在多种肿瘤通路上进行了富集,而且参与调节一些重要的信号通路,特别是还富集到了与宫颈癌密切相关的MAPK信号通路和雌性激素相关的信号通路。提示hnRNP E2在宫颈癌的发生中具有更深层的分子机制。
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