基因家族分析加简单实验发表5分+文章思路

导语

本文旨在检查HMGs在GC中的表达水平、突变和临床相关性，为临床决策和风险管理提供足够的科学依据。 

背景介绍

今天小编为大家带  来一篇基因家族的肿瘤分析文章，题目为  Expression, tumor immune infiltration, and prognostic impact of HMGs in gastric cancer。

研究设计

数据介绍

来自TCGA和GTEx的表达谱数据。

结果解析

01、HMG家族的mRNA表达

利用TCGA数据库表征HMG家族每个基因在癌症和癌旁组织中的mRNA表达水平（图1）。结果表明，与癌旁组织相比，HMG家族所有成员的mRNA表达在大多数癌症中都较高，但HMGN5在大多数癌症组织中的表达量较低。

图1

02、HMG家族的蛋白表达

HMGN5的表达与癌旁组织相比略有下降，而其他HMG家族的表达显著增加。

图2

作者使用免疫组化研究了胃癌中HMG的蛋白质水平（从HPA收集的免疫组织化学染色图像）（图3）。除了缺乏HMGN4的信息外，HMGA1，HMGA2，HMGB1，HMGB2，HMGB3，HMGN1，HMGN2和HMGN3的蛋白质水平升高，而HMGN5在GC组织中的蛋白质水平与癌旁组织相似。

图3

03、HMG家族在胃癌细胞系中的表达  

作者进行了qRT-PCR分析以验证HMG家族在胃癌细胞系中的表达（图4）。结果表明，与正常胃上皮细胞（GES-1）相比，GC细胞系（AGS，HGC-2，MGC-1，BGC-2，MKN-3和MKN-27）中HMGA803，HMGA823，HMGB45，HMGB28和HMGB1的表达很高，与先前使用TCGA队列的预测一致。然而，HMGN1和HMGN2在GC细胞系中的mRNA水平都很低，与预测相反。

鉴于HMGN1和HMGN2的蛋白质水平升高，它们从mRNA到蛋白质的翻译可能会受到一些转录后调节的影响，从而相应地上调它们的表达。HMGN3在AGS，MGC-803和BGC-823细胞中高表达，但其水平在其余细胞中较低。HMGN4的表达谱与HMGN3相似，在MGC-803和BGC-823细胞中的表达升高，其余细胞系的表达量较低，与预测不一致。这表明蛋白质翻译过程中存在调节过程。

图4

04、HMG家族与临床特征

作者评估了差异表达的HMG基因与胃癌患者病理分期之间的关联。使用GEPIA数据库检查肿瘤分期和HMG之间的关系（图5A）。HMG与肿瘤分期之间未观察到显着相关性，表明HMG可能与胃癌的病理分期无关。

图5

除肿瘤分期外，还使用Kaplan-Meier Plotter来评估HMG对GC预后的影响。如图5B所示，高HMGA1表达组的OS高于低表达组，而HMGA1表达与RFS无显著相关性。HMGB1和HMGN3显示出与HMGA1相同的GC预后趋势。HMGA2低表达组显示出明显更好的OS和RFS。HMGB2高表达组OS高于低表达组，但两组RFS差异无统计学意义。

与HMGA1类似，高HMGB3和HMGN2表达组的OS和RFS均高于相应的低表达组。相比之下，高HMGN5表达组的OS较差，而HMGN5表达与RFS无显著相关性。HMGN1和HMGN4的表达对GC患者（OS和RFS）的预后没有显著影响。

05、HMG家族作为胃癌标志物

作者评估了HMG家族基因作为胃癌生物标志物的能力。如图6A所示，HMGA1的mRNA表达可以将胃癌与正常样本区分开来，ROC曲线分析获得的AUC值为0.855。临界值为8.448时，敏感性和特异性分别为0.844和0.752。HMGA2、HMGB3和HMGN1在区分胃癌和正常组织方面表现出更高的准确性。

然而，HMGN3和HMGN5在区分胃癌和正常组织方面的预测价值相对较低。ROC曲线分析显示，HMGN3的AUC为0.697（灵敏度为0.969，特异性为0.363），HMGN5的AUC为0.568（灵敏度为0.906，特异性为0.320）。作者还对临床阶段HMG的预测效用进行了ROC曲线分析（图6B）。因此，HMGA1、HMGA2、HMGB1、HMGB2、HMGB3、HMGN1、HMGN2和HMGN4是胃癌的潜在诊断生物标志物。

图6

06、HMG家族基因的突变景观  

使用cBioPortal数据库以评估HMG的突变谱。22%（99/441）的患者发生遗传改变，HMG亚型中最常见的突变是基因扩增（图7A）。

作者通过斯皮尔曼相关分析评估了HMG家族之间的关联。如图7B所示，HMGA1与HMGA2、HMGB1、HMGB2、HMGB3、HMGN1、HMGN2、HMGN4之间存在显著的正相关关系。

图7

使用STRING构建PPI网络来评估差异‍表达HMG基因的潜在相互作用（图7D）。这些差异表达的HMG可能与LY96合作，介导针对细菌脂蛋白和其他微生物细胞壁成分的先天免疫应答。GeneMANIA结果还显示，差异表达的HMG及其相关分子的功能主要与DNA二级结构，染色质结合，DNA构象变化，DNA结合的调节以及参与转录的染色质组织的调节有关（图7E）。‍

07、与HMG家族相关的基因

使用TCGA数据库研究与HMG成员相关的重要基因。热图中显示了最相关的前50个基因（图8）。与HMGA1负相关的基因包括MT-ND5，KLHDC1和MICU3，而与HMGA1最正相关的基因是HMGA1P3，HMGA1P2和HMGA1P1。与HMGA2负相关的基因包括C9orf24，NR3C2和LINGO4，而与HMGA2最正相关的基因是IGF2BP2，RPSAP52和AC107308.1。与HMGB1负相关的基因包括ADRB2，FAM189A2和ELN-AS1，而与HMGB1正相关的基因是RFC3，EXOSC8和MED4。与HMGB2负相关的基因包括FCER1A，SCN4B和GSTM5，而与HMGB2最正相关的基因是PLK4，MAD2L1和MND1。与HMGB3负相关的基因包括C16orf89，ACKR1和GFRA1，而与HMGB3最正相关的基因是DKC1，CDK1和CENPA。与HMGN1负相关的基因包括CRYAB，ACKR1和BMERB1，而与HMGN1最正相关的基因是CHAF1B，MIS18A和DONSON。

图8

08、免疫浸润与免疫检查点  

作者研究了HMG家族是否与胃癌中的免疫浸润水平有关（图9）。结果表明，HMGA1的mRNA表达与Th2细胞和NK CD56bright细胞呈正相关，与pDC和肥大细胞呈负相关。HMGA2的mRNA表达与Th2细胞呈正相关，而与TFH和CD8 T细胞呈负相关。HMGB1、HMGB2、HMGN1和HMGN2的免疫浸润水平相似，其mRNA表达与Th2细胞和T辅助细胞呈正相关，而与肥大细胞和pDC呈负相关。综上所述，HMG可能与胃癌中的免疫浸润密切相关。

图9

鉴于HMG是胃癌中潜在的癌基因，作者评估了HMG与PDCD1，CD274，PDCD1LG2，CTLA4，LMTK3，LAG3，TIGIT，HAVCR2和SIGLEC15的相关性（图10）。肿瘤免疫逃逸和抗肿瘤免疫可能参与了HMG介导的胃癌致癌过程。

图10

09、功能富集  

在DAVID数据库中分析了HMG和上述相关基因的GO和KEGG富集。BP与DNA构象变化和包装以及染色质组装有关，MF与DNA结合有关。这些表明HMG与细胞周期密切相关。KEGG分析表明，细胞周期是前5个富集途径之一（图11C）。细胞周期蛋白可以通过HMG的作用参与细胞生长，增殖和分化，基因转录和DNA过程。

图11

小编总结

这是一篇分析全面的基因家族生信分析。

作者通过不同的公共数据库和qRT-PCR验证分析了胃癌细胞系中HMG家族的mRNA表达。HMGA1、HMGA2、HMGB1、HMGB2、HMGB3、HMGN1、HMGN2和HMGN4相对于正常胃组织在胃癌组织中表现出高表达。HMGA2和HMGN5高表达的胃癌患者的OS比低表达的患者短，这表明HMGA2和HMGN5作为胃癌的潜在预后预测标志物具有实用性。HMGA2表达高的胃癌患者的RFS比HMGA2表达低的患者短，这表明HMGA2可能是胃癌治疗的潜在靶标。GO和KEGG富集分析表明，HMG在细胞周期信号通路中发挥关键作用。

打赏