与胃癌发病相关的核心基因筛选及生物学功能分析

目的运用生物信息学方法筛选与胃癌发病相关的核心基因,并分析其生物学功能。方法①胃癌患者癌组织及健康成人胃组织中表达上调的低甲基化基因、表达上调的低甲基化(致)癌基因、表达下调的高甲基化基因及表达下调的高甲基化抑癌基因筛选:从基因表达综合数据库中提取基因表达微阵列GSE118916、基因甲基化微阵列GSE25869。通过limma软件包和维恩图筛选胃癌患者及健康成年患者胃组织的差异表达基因和差异表达甲基化基因。从癌基因数据库和肿瘤抑制基因数据库中筛选胃癌的致癌基因和抑癌基因,绘制Venn图筛选得到表达上调的低甲基化基因、表达上调的低甲基化(致)癌基因、表达下调的高甲基化基因及表达下调的高甲基化抑癌基因。②胃癌患者癌组织表达上调的低甲基化基因、表达下调的高甲基化基因的主要基因筛选及生物学功能分析:采用DAVID数据库对表达上调的低甲基化基因、表达下调的高甲基化基因进行基因本体论(GO)分析和基因组百科全书(KEEG)通路富集分析。并导入String数据库,构建蛋白质—蛋白质相互作用网络图,分析蛋白质网络相互作用的主要基因。③胃癌发病的核心基因筛选及验证:采用GEPIA、Oncomine、HPA和cBioPortal数据库从表达上调的低甲基化基因、表达上调的低甲基化(致)癌基因、表达下调的高甲基化基因及表达下调的高甲基化抑癌基因中筛选出与胃癌发病相关的核心基因。并对核心基因进行GO及KEGG富集分析。结果①胃癌患者癌组织中有FN1、COL3A1及COL1A1等110个表达上调的低甲基化基因,其中TAC1、TWIST1、UCHL1、SPARC、GREM1、MEF2C、MAFB等9个基因为表达上调的低甲基化(致)癌基因;有CDH1、FOXA1及KLF4等23个表达下调的高甲基化基因,其中AZGP1、CDH1为表达下调的高甲基化抑癌基因。②表达上调的低甲基化基因的生物过程主要涉及细胞粘附和细胞外基质,表达下调的高甲基化基因的生物过程主要涉及对尼古丁和异种生物代谢过程的反应。表达上调的低甲基化基因在粘着斑、PI3K-Akt信号传导途径和ECM-受体相互作用方面显着富集。表达下调的高甲基化基因在药物代谢—细胞色素P450、化学致癌作用和细胞色素P450异源生物的代谢显著富集。FN1、COL3A1、COL1A1、COL1A2、MMP2等表达上调的低甲基化基因,CDH1、FOXA1及KLF4等表达下调的高甲基化基因,是蛋白质—蛋白质相互作用中的主要基因。③胃癌发病的核心基因为COL1A1、THBS1、COL5A2、COL12A1及CXCR4。发病的核心基因的生物过程主要包括胶原原纤维组织、胶原分解代谢过程。细胞成分主要包括内质网腔、细胞外基质。分子功能包括细胞外基质的结构成分。发病的核心基因主要在ECM-受体相互作用、蛋白质的消化吸收、粘着斑和PI3K-Akt信号传导途径显著富集。结论胃癌发病的核心基因为COL1A1、THBS1、COL5A2、COL12A1及CXCR4。其生物学过程主要包括胶原原纤维组织、胶原分解代谢、内质网腔、细胞外基质、细胞外基质的结构成分。胃癌发病的核心基因主要通过ECM-受体相互作用、蛋白质的消化吸收、粘着斑和PI3K-Akt信号传导途径发挥作用。