摘要目的:叉头框(forkheadbox,FOX)蛋白家族是一类DNA结合区具有翼状螺旋结构的转录因子。先前的研究表明,在癌症中存在FOX基因突变和表达异常的现象,但FOX基因家族在泛癌中的发生发展规律并不清楚。因此,本课题通过整合泛癌基因组、转录组、表观组等多组学数据,探究不同癌症中FOX基因家族的分子特征,为揭示FOX基因在癌症进展中的作用提供科学依据,利用生存分析、药物敏感性分析等统计学方法解析FOX基因家族的潜在功能,对癌症的早期诊断及治疗方案的选择提供新思路。<br> 方法:通过整合癌症基因组图谱(TheCancerGenomeAtlas,TCGA)的多组学数据,计算FOX基因家族在33种癌症中的体细胞突变和拷贝数变异频率。使用R程序中的Limma包对TCGA泛癌表达谱进行差异表达分析。再利用Pearson相关系数衡量FOX基因家族成员之间基因表达的相关性。从ChIP-Atlas数据库收集FOX基因家族调控的靶基因信息,分析靶基因在不同癌症中的表达差异是否显著,并对FOX基因与靶基因进行相关性分析,识别靶基因所参与的生物学通路。同时,利用COX回归分析探究FOX基因家族表达与癌症患者预后之间的关联,结合癌症药物敏感性基因组学(Genomicsofdrugsensitivityincancer,GDSC)下载的癌细胞系药物半数最大抑制浓度(Half-maximalinhibitoryconcentration,IC50)数据,分析FOX基因家族表达与药物敏感性的关系。<br> 结果:基因组学分析显示,在泛癌中FOX基因家族存在广泛的基因突变和拷贝数变异现象。差异表达分析发现FOX基因家族在癌症和癌旁样本中存在普遍的差异表达,并且在同种癌症的不同亚型中表现出类似的表达模式,其表达失调受到多种因素的调控。Pearson相关性分析显示FOX基因家族成员之间存在广泛的协同调控作用。从ChIP-Atlas数据库收集了20个FOX基因家族成员调控的12,607个靶基因信息,发现在不同癌症中靶基因的表达差异十分显著,并且与FOX基因家族成员存在显著相关性,同时靶基因还参与到DNA代谢过程,染色质组织等生物学通路中。此外,生存分析显示FOX基因家族成员的表达水平与患者的总体生存率有关,其中FOXM1是12种癌症生存的风险因素,并且KIRC中有将近一半的FOX基因家族成员与其生存显著相关。药物敏感性分析识别了103对FOX基因-药物-药物靶基因-相关信号通路之间的互作关系,证实了FOX基因在癌症发展中起关键作用。最后,综合本研究结果,我们开发了一个肿瘤FOX基因家族多组学在线资源平台,并命名为FOX2Cancer。<br> 结论:本研究通过整合多组学数据资源,从体细胞突变,拷贝数变异,表达模式,肿瘤预后和药物敏感性等不同角度系统分析了49个FOX基因在泛癌中的多组学全局景观,为揭示肿瘤的发病机制和识别潜在分子标志物提供了新见解。以此分析结果为基础开发的FOX2Cancer数据库有望成为研究泛癌FOX基因家族多组学分子特征的有力工具。
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