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泛素特异性蛋白酶7基因的泛癌分析及其在瘢痕溃疡癌变中的表达

章思语 阮晶晶 金冬梅 陈诺 谢卫国 阮琼芳

章思语, 阮晶晶, 金冬梅, 等. 泛素特异性蛋白酶7基因的泛癌分析及其在瘢痕溃疡癌变中的表达[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2023, 39(6): 518-526. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20230421-00137.
引用本文: 章思语, 阮晶晶, 金冬梅, 等. 泛素特异性蛋白酶7基因的泛癌分析及其在瘢痕溃疡癌变中的表达[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2023, 39(6): 518-526. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20230421-00137.
Zhang SY,Ruan JJ,Jin DM,et al.Pan-cancer analysis of ubiquitin-specific protease 7 and its expression changes in the carcinogenesis of scar ulcer[J].Chin J Burns Wounds,2023,39(6):518-526.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20230421-00137.
Citation: Zhang SY,Ruan JJ,Jin DM,et al.Pan-cancer analysis of ubiquitin-specific protease 7 and its expression changes in the carcinogenesis of scar ulcer[J].Chin J Burns Wounds,2023,39(6):518-526.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20230421-00137.

泛素特异性蛋白酶7基因的泛癌分析及其在瘢痕溃疡癌变中的表达

doi: 10.3760/cma.j.cn501225-20230421-00137
基金项目: 

湖北省自然科学基金 2021CFB532

湖北省卫健委科研项目 WJ2021M260

王正国创伤医学发展基金会生长因子复兴计划 SZYZ-TR-10

详细信息
    通讯作者:

    阮琼芳,Email:qf_ruan@126.com

Pan-cancer analysis of ubiquitin-specific protease 7 and its expression changes in the carcinogenesis of scar ulcer

Funds: 

Natural Science Foundation of Hubei Province 2021CFB532

Scientific Research Project of Hubei Provincial Health Commission WJ2021M260

Project of Shanghai Wang Zhengguo Trauma Medicine Development Foundation SZYZ-TR-10

More Information
  • 摘要:   目的   探讨泛素特异性蛋白酶7(USP7)在瘢痕溃疡癌变过程中的生物学作用及其临床意义。   方法   采用回顾性观察性研究结合生物信息学分析方法。从癌症基因组图谱(TCGA)数据库和基因表达综合数据库中获取USP7在肿瘤和/或其对应癌旁正常组织中的RNA表达谱数据,并将RNA测序数据进行log 2转化。通过多维度癌症基因集cBioPortal数据库分析 USP7基因变异情况,并分析其突变位点。通过TIMER 2.0数据库中“差异表达”模块获得TCGA数据库中肿瘤、癌旁正常组织USP7 mRNA表达情况。使用基因表达谱交互分析2(GEPIA2)数据库分析皮肤黑色素瘤(SKCM)、宫颈鳞状细胞癌(CESC)、肺鳞状细胞癌(LUSC)和头颈鳞状细胞癌(HNSC)中高表达USP7患者与低表达USP7患者的生存率并绘制Kaplan-Meier生存曲线。利用Sangerbox数据库分析USP7在泛癌中的表达与微卫星不稳定性(MSI)或肿瘤突变负担(TMB)的相关性。通过GEPIA2数据库中“相关性分析”模块,评估USP7在泛癌中的表达与5种DNA错配修复基因( MLH1MSH2MSH6PMS2EPCAM)表达水平和3种必需DNA甲基转移酶(DNMT)——DNMT1、DNMT3A、DNMT3B表达水平的相关性。通过TIMER 2.0数据库中“免疫-基因”模块分析USP7在CESC、HNSC、LUSC和SKCM中表达及其与免疫细胞(B细胞、CD4 +T细胞、CD8 +T细胞、中性粒细胞、巨噬细胞和树突状细胞)浸润的相关性。利用GEPIA2数据库的“相似基因检测”模块获得与USP7表达模式相似且排名前100的蛋白集。将前述蛋白集与利用STRING数据库获得的与USP7有直接物理结合作用且排名前50的蛋白集进行交集分析。通过DAVID数据库对上述2个蛋白集进行京都基因与基因组百科全书(KEGG)和基因本体论(GO)富集分析。收集2018年10月—2022年10月武汉大学附属同仁医院暨武汉市第三医院病理科有相应临床病理特征的正常皮肤、增生性瘢痕、瘢痕溃疡、瘢痕癌的术后标本,采用免疫组织化学法检测组织中USP7表达情况,样本数为6。对数据行Log-rank检验、单因素方差分析及Bonferroni检验。   结果   在泛癌中, USP7的主要基因变异类型为突变和扩增,变异频率(>6%)居前3位的肿瘤依次为膀胱尿路上皮癌、SKCM和子宫内膜癌。 USP7基因在泛癌中的主要突变为错义突变。在突变频率最高的SKCM中,主要突变类型是USP7_ICP0_bdg结构域的错义突变。USP7 mRNA在乳腺浸润癌、胆管癌、结肠癌、食管癌、HNSC、肾嫌色细胞癌、肝细胞肝癌、肺腺癌、LUSC、前列腺癌和胃癌肿瘤组织中的表达均明显高于其对应的癌旁正常组织( P<0.05),在多形成性胶质细胞瘤、肾透明细胞癌、肾乳头状细胞癌和甲状腺癌中的表达均明显低于其对应的癌旁正常组织( P<0.05);此外,USP7 mRNA在SKCM转移组织中的表达远高于其原发肿瘤组织( P<0.05)。生存曲线显示,在CESC、HNSC、LUSC和SKCM中,高表达USP7患者与低表达USP7患者的存活率比较,差异均无统计学意义(Log-rank P>0.05,风险比分别为1.00、0.99、1.00、1.30)。USP7在结肠癌、结直肠癌、胸腺癌、甲状腺癌中的表达均与TMB呈显著负相关(Pearson相关系数分别为-0.26、-0.19、-0.19和-0.11, P<0.05);USP7在神经胶质瘤、CESC、肺腺癌、混合肾癌、LUSC中的表达均与MSI呈显著正相关(Pearson相关系数分别为0.22、0.14、0.15、0.08和0.14, P<0.05),在结肠癌、结直肠癌、乳腺浸润癌、前列腺癌、HNSC、甲状腺癌和弥漫性大B细胞淋巴瘤中的表达均与MSI呈显著负相关(Pearson相关系数分别为-0.31、-0.27、-0.13、-0.19、-0.16、-0.18和-0.53, P<0.05)。USP7在CESC中的表达与MSH2和MSH6的表达均呈明显正相关(Spearman相关系数分别为0.51和0.44, P<0.05),在HNSC中的表达与EPCAM、MLH1、MSH2、MSH6、PMS2的表达均呈明显正相关(Spearman相关系数分别为0.39、0.14、0.49、0.54和0.41, P<0.05),在LUSC中的表达与EPCAM、MSH2、MSH6和PMS2的表达均呈明显正相关(Spearman相关系数分别为0.20、0.36、0.40和0.34, P<0.05),在SKCM中的表达与EPCAM、MLH1、MSH2、MSH6和PMS2的表达均呈明显正相关(Spearman相关系数分别为0.11、0.33、0.42、0.55和0.34, P<0.05);USP7在CESC、HNSC、LUSC和SKCM中的表达与DNMT1、DNMT3A和DNMT3B的表达均呈显著正相关(Spearman相关系数分别为0.42、0.34和0.22,0.45、0.52和0.22,0.36、0.36和0.22,0.38、0.46和0.21, P<0.05)。USP7在CESC、HNSC、LUSC和SKCM中的表达仅与CD4 +T细胞浸润呈显著正相关(Partial相关系数分别为0.14、0.22、0.13、0.16, P<0.05)。与USP7表达模式相似且排名前100的蛋白集中,排名前5的蛋白依次是C16orf72、BCLAF1、UBN、GSPT1、ERI2(Spearman相关系数分别为0.83、0.74、0.73、0.73和0.72, P值均<0.05)。与USP7有直接物理结合作用且排名前50的蛋白集与前述蛋白集的交集仅有1个蛋白,即为甲状腺激素受体相互作用因子12。KEGG富集分析显示,USP7相关基因涉及细胞周期、剪接体、细胞衰老和p53信号通路等。GO富集分析显示,USP7相关基因涉及转录调控、蛋白质泛素化、DNA修复和细胞质模式识别受体信号通路等。临床样本分析显示,USP7在增生性瘢痕(0.35±0.05)、瘢痕溃疡(0.43±0.04)和瘢痕癌(0.61±0.03)中的表达均明显高于正常皮肤(0.18±0.04), P<0.05。   结论   USP7可能为临床瘢痕溃疡癌变恶化的生物标志物。

     

  • 1  通过cBioPortal数据库得出的泛素特异性蛋白酶7在泛癌中的遗传变异类型及其频率

    注:横坐标从左到右的癌组织种类依次是膀胱尿路上皮癌、皮肤黑色素瘤、子宫内膜癌、子宫肉瘤、直肠腺癌、乳腺浸润癌、弥漫性大B细胞淋巴瘤、卵巢浆液性囊腺癌、宫颈鳞状细胞癌、胃癌、食管癌、肺腺癌、肺鳞状细胞癌、头颈鳞状细胞癌、肾上腺皮质癌、肝细胞肝癌、肉瘤、前列腺癌、急性髓细胞样白血病、间皮瘤、多形成性胶质细胞瘤、肾乳头状细胞癌、脑低级别胶质瘤、胰腺癌和肾透明细胞癌

    2  癌症基因组图谱数据库中泛素特异性蛋白酶7(USP7)mRNA表达水平分析的箱式图

    注:TPM为样本中平均每一百万个转录本中对应特定基因或转录本的数量;横坐标上从左到右的数字依次代表肾上腺皮质癌、膀胱尿路上皮癌、乳腺浸润癌、乳腺浸润基底癌、人表皮生长因子受体阳性乳腺浸润癌、LumA乳腺浸润癌、LumB乳腺浸润癌、宫颈癌、胆管癌、结肠癌、弥漫性大B细胞淋巴瘤、食管癌、多形成性胶质细胞瘤、头颈鳞状细胞癌、人乳头瘤病毒阳性头颈鳞状细胞癌、人乳头瘤病毒阴性头颈鳞状细胞癌、肾嫌色细胞癌、肾透明细胞癌、肾乳头状细胞癌、急性髓细胞样白血病、脑低级别胶质瘤、肝细胞肝癌、肺腺癌、肺鳞状细胞癌、间皮瘤、卵巢浆液性囊腺癌、胰腺癌、嗜铬细胞瘤、前列腺癌、直肠腺癌、肉瘤、皮肤黑色素瘤、胃癌、睾丸癌、甲状腺癌、胸腺癌、子宫内膜癌、子宫肉瘤、葡萄膜黑色素瘤;红色代表肿瘤组织,蓝色代表正常对照组织,紫色代表癌转移组织;有对应正常组织/癌转移组织对照的癌种类背景色为灰色;与正常组织/癌转移组织相比,aP<0.05

    3  USP7与4种类型肿瘤患者预后的生存曲线。3A.宫颈鳞状细胞癌(样本数为146),Log-rank P=0.86,风险比为1.00;3B.头颈鳞状细胞癌(样本数为259),Log-rank P=0.96,风险比为0.99;3C.肺鳞状细胞癌(样本数为241),Log-rank P=0.96,风险比为1.00;3D.皮肤黑色素瘤(样本数为229),Log-rank P=0.06,风险比为1.30

    注:蓝色实线/虚线代表低表达泛素特异性蛋白酶7(USP7)患者,红色实线/虚线代表高表达USP7患者,其中实线为患者的中位数生存曲线,虚线为95%置信区间

    4  泛癌中泛素特异性蛋白酶7(USP7)表达与肿瘤相关性的热图分析。4A.USP7表达与DNA错配修复基因表达的相关性分析;4B.USP7表达与DNA甲基转移酶基因表达的相关性分析

    注:DNMT为DNA甲基转移酶;PMS2、MSH6、MSH2、MLH1和EPCAM指DNA错配修复基因对应的表达;图4A和图4B中横坐标上癌组织种类及排序相同,从左到右均依次为肾上腺皮质癌、膀胱尿路上皮癌、乳腺浸润癌、乳腺浸润基底癌、人表皮生长因子受体2阳性乳腺浸润癌、LumA乳腺浸润癌、LumB乳腺浸润癌、宫颈鳞状细胞癌、胆管癌、结肠癌、弥漫性大B细胞淋巴瘤、食管癌、多形成性胶质细胞瘤、头颈鳞状细胞癌、人乳头瘤病毒阳性头颈鳞状细胞癌、人乳头瘤病毒阴性头颈鳞状细胞癌、肾嫌色细胞癌、肾透明细胞癌、肾乳头状细胞癌、脑低级别胶质瘤、肝细胞肝癌、肺腺癌、肺鳞状细胞癌、间皮瘤、卵巢浆液性囊腺癌、胰腺癌、嗜铬细胞瘤、前列腺癌、直肠腺癌、肉瘤、皮肤黑色素瘤、转移性皮肤黑色素瘤、皮肤黑色素瘤原位癌、胃癌、睾丸癌、甲状腺癌、胸腺癌、子宫内膜癌、子宫肉瘤、葡萄膜黑色素瘤

    5  泛癌中泛素特异性蛋白酶7相关信号通路的京都基因与基因组百科全书(KEGG)和基因本体论(GO)富集分析。5A.KEGG富集分析;5B.GO富集分析

    注:FOX为叉头样转录因子,AMPK为腺苷一磷酸活化蛋白激酶;图5B横坐标从左到右依次为生物过程:蛋白质去泛素化、RNA PolⅡ启动子转录的负调控、RNA PolⅡ启动子转录的正调控、转录偶联核苷酸切除修复、病毒过程、蛋白质泛素化、泛素依赖性蛋白质分解代谢过程、转录正调控DNA模板化、DNA修复、细胞质模式识别受体信号通路,细胞组分:核浆、核、核斑点、胞质、染色质、核体、PcG蛋白复合物、核糖核蛋白复合物、染色体、转录抑制因子复合物,分子功能:染色质绑定、核糖核酸绑定、DNA结合、蛋白结合、启动子特异性染色质结合、泛素蛋白转移酶活性、锌离子结合、p53绑定、金属离子结合、组蛋白绑定

    6  泛素特异性蛋白酶7(USP7)在临床组织样本中的表达情况 辣根过氧化物酶×100。6A、6B、6C、6D.分别为正常皮肤、增生性瘢痕、瘢痕溃疡和瘢痕癌组织样本,USP7(阳性表达为淡黄色、棕黄色或棕褐色,即红色箭头所示)的表达呈依次增强趋势

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  • 收稿日期:  2023-04-21

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