综合生物信息学分析鉴定乙型肝炎病毒相关肝细胞癌中异常甲基化修饰的差异表达基因
Comprehensive bioinformatics analysis to identify differentially expressed genes for aberrant methylation modification in HBV-associated HCC
摘要目的 探讨与乙型肝炎病毒(HBV)相关肝细胞癌(HCC)发生发展相关的异常甲基化修饰的差异表达基因及分子机制,以期望用于肝癌的早期诊断.方法 从公共基因表达数据库(GEO)中下载表达谱芯片GSE121248、GSE107170 和DNA甲基化芯片GSE136319,采用R语言筛选HBV相关HCC中癌组织和癌旁组织间差异表达基因(DEGs)和差异甲基化基因(DMGs),并绘制可视化火山图.对甲基化差异表达基因(MDEGs)进行基因本体论(GO)和京都基因和基因组百科全书(KEGG)富集分析,构建蛋白质相互作用(PPI)网络,并使用Cytoscape软件进行分子复合物检测(MCODE)分析和利用cytoHubba插件筛选关键基因.通过癌症基因组图谱(TCGA)数据库验证关键基因的mRNA表达水平,并采用皮尔逊相关系数来评估关键基因在HCC中甲基化和基因表达之间的关系.使用HPA数据库、Cox比例风险回归模型、Kaplan Meier-plotter数据库和ROC分析对关键基因进行蛋白表达、生存分析验证以及预测准确率效能;并分析关键基因的表达与临床指标(肿瘤大小、病理分期)之间的相关性.结果 从GSE121248 和GSE107170 数据集中分别筛选出 921 个和 1 172 个DEGs,其中下调表达基因分别为 570个和714 个,上调表达基因分别为351 个和458 个;DNA甲基化芯片GSE136319 数据进行差异分析后,有7 952 个高甲基化基因,2 630 个低甲基化基因.综合分析DEGs和DMGs,共得到 33 个低甲基化修饰下表达上调的基因,和158 个高甲基化修饰下表达下调的基因.GO富集分析表明,异常甲基化修饰的差异表达基因主要参与羧酸分解代谢、有机酸分解代谢和血红素结合等过程;KEGG通路主要为化学致癌 DNA 加合物、补体和凝血系统和PPAR信号通路等.STRING和 Cytoscape软件筛选出 12 个与甲基化表达相关的关键基因,包括 FTCD、HRG、C8A、FOXM1、FGA、KLKB1、MBL2、FETUB、TTK、AURKA、PRC1 和 MAD2L1;经临床样本数据验证,FTCD、HRG、C8A、FOXM1、AURKA、PRC1、TTK和MAD2L1 这8 个基因在HBV相关HCC患者中差异表达,且与患者预后不良有关;FTCD、HRG、FOXM1、TTK、AURKA、PRC1 和 MAD2L1 的表达水平与肿瘤大小和病理分期相关.结论 FTCD、HRG、C8A、FOXM1、TTK、AURKA、PRC1 和MAD2L1 在HBV相关HCC的发病过程中可能起着重要的作用,有可能作为HBV相关HCC的潜在诊断标志物及治疗靶点.
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