最新6分SCI，基因家族泛癌分析+实验验证，做了这些不怕文章发不了
大家好，今天要和大家分享的是2021年7月发表的一篇文章：“Integrative analysis the characterization of peroxiredoxins in pan-cancer”。
过氧化物酶(PRDX)是一种抗氧化酶蛋白家族，涉及细胞分化、新陈代谢等多种生物学功能。在本研究中，作者通过TCGA数据库分析了PRDX家族在泛癌中的分子特征和潜在临床价值，并进一步验证了PRDX6在膀胱尿路上皮癌(BLCA)中的功能。结果表明，与正常组织相比，PRDX1-6在多种癌症类型中表达异常。单变量Cox比例风险回归分析显示，PRDX1、PRDX4和PRDX6的表达水平与OS、DSS和PFI的较差生存相关，而PRDX2和PRDX3与较好生存相关。同时，PRDX基因表达与拷贝数变异（CNV）呈正相关，与甲基化呈负相关。基于Pharmaco DB数据集分析表明，PRDX1、PRDX3和PRDX6升高与EGFR/VEGFR抑制剂显著相关。此外，PRDX6基因的敲除可通过JAK2-STAT3抑制膀胱癌细胞的生长。这说明了PRDXs可作为多种癌症的潜在生物标志物和治疗靶点。
发表杂志：Cancer Cell Int.
影响因子：5.720
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研究背景
过氧化物酶(PRDX)属于一种抗氧化酶蛋白家族，包括3500多个成员。根据活性半胱氨酸残基的数量和位置以及其他因素，PRDX可分为三个亚家族，包括典型的2-Cys、非典型的2-Cys和1-Cys。此外，根据活性位点周围的结构信息，PRDX还可分为六个亚家族，包括AhpC-Prx1、BCP-PrxQ、Tpx、Prx5、Prx6和AhpE。目前，已知的哺乳动物PRDX成员有6个，即PRDX1、PRDX2、PRDX3、PRDX4、PRDX5、PRDX6。该家族成员参与例如细胞分化、代谢、炎症、细胞对活性氧(ROS)的保护、胚胎发育和细胞稳态等多种生物过程。研究报告指出，PRDX在癌症发生和耐药性中起着关键作用。值得注意的是，PRDX1对氧化应激具有高度敏感性，在细胞生长、分化和凋亡中起着重要作用；PRDX2与黑色素瘤的增殖、迁移和转移活动有关；PRDX3在乳腺癌、宫颈癌、肝癌和前列腺癌的肿瘤组织中高表达；PRDX4增加前列腺癌细胞的增殖率，促进卵巢癌、乳腺癌、肺癌和口腔鳞状细胞癌的转移；PRDX5的高表达与卵巢癌的总生存期(OS)缩短有关；高水平的PRDX6在乳腺癌中具有侵袭性表型，同时与前列腺癌生成有关。
流程图：
分析解读：
PRDXs在泛癌中的基因表达及生存分析
①从TCGA数据库中检索33个肿瘤的临床信息和相应的癌组织RNA-seq数据。
②分析PRDX在不同类型癌症中的表达分布。
③单变量Cox比例风险回归分析PRDX表达与OS、DSS、DFI和PFI的相关性。
结果：
下图A：箱线图显示33种肿瘤类型中PRDX基因表达分布。
下图B：热图显示基于18种肿瘤类型的log2FC比较肿瘤与正常样本的PRDX基因表达差异。
下图C：森林图显示COX风险回归分析总生存率结果，包括33种不同癌症类型的风险比(log10)和95%置信区间。
PRDXs在泛癌中的遗传信息改变和甲基化分析
①从cBioPortal数据库检索不同癌症类型的基因改变，包括突变和拷贝数变异(CNV)数据。
②使用GSCALite工具分析CNV、甲基化和肿瘤类型的关联。
③PRDXs的mRNA表达水平和CNV水平以及BLCA中的甲基化之间的相关性分析。
结果：
下图A：基于cBioportal网站的PRDX基因的总遗传基因改变图。
下图B：气泡图显示PRDX mRNA表达与CNV之间的关系。红点表示基因CNV水平与mRNA表达呈正相关，蓝点表示负相关。
下图C：TCGA癌症和正常组织之间PRDX的差异甲基化分析，蓝点显示肿瘤中的甲基化下调，红点显示肿瘤中的甲基化上调。
下图D：DNA甲基化与PRDXs表达之间的关联。
PRDXs与免疫亚型和肿瘤干性关联分析
①使用方差分析确定肿瘤微环境中PRDXs表达与免疫浸润类型之间的关系。
②从TCGA数据集获得的肿瘤干性数据用于评估肿瘤细胞的干细胞样水平。
③使用Spearman相关方法检查肿瘤干性和PRDXs表达谱之间的关联。
结果：
下图：方差分析确定33种肿瘤类型中PRDX基因表达与免疫浸润亚型的关联。
下图：PRDX基因表达与33种肿瘤类型的肿瘤干性之间关系的相关图。
PRDXs与药物敏感性和信号通路关联分析
①使用GSCA Lite生成10个肿瘤相关通路中PRDXs基因的全局比例图和热图。
②PRDXs相关药物的数据来自PharmacoDB。
③应用“GSEA”包分析基于KEGG基因集的差异通路。
结果：
下图：扇形图显示了所有癌症中相关通路的PRDX功能（激活或抑制）的百分比分布。
下图：高表达PRDX的药物敏感性/耐受性热图。
PRDXs在膀胱癌中的综合表达分析
①PRDXs基因在正常组织和膀胱癌种的表达。
②BLCA中PRDXs的mRNA甲基化水平。
③BLCA中PRDXs mRNA表达与CNV水平、DNA甲基化之间的关联。
④不同免疫浸润亚型、BLCA分期的PRDXs mRNA表达。
⑤人类蛋白质图谱(HPA)数据库验证PRDXs在膀胱癌中的蛋白质表达水平。
结果：
下图A：与正常组织相比，肿瘤中PRDXs的mRNA表达谱。
下图B：BLCA中PRDXs的基因改变。
下图C：与正常组织相比，BLCA中PRDXs的mRNA甲基化水平。
下图D：基于cBioprotal网站的不同膀胱癌队列中PRDX的遗传改变。
下图E：BLCA中PRDXs mRNA表达与CNV水平、DNA甲基化之间关联的热图。
结果：不同免疫浸润亚型、膀胱癌分期的PRDXs mRNA表达及肿瘤和正常膀胱组织中PRDXs的蛋白表达。
下图A：PRDX基因表达与免疫浸润亚型的关联。
下图B：PRDX基因表达与膀胱癌分期之间的关联。
下图C：从HPA数据库获得的免疫组织化学图像。
PRDXs在膀胱癌中的预后及功能分析
①绘制ROC曲线并计算受试者工作曲线下面积(AUC)。
②执行Kaplan Meier(KM)图和对数秩检验以确定PRDX与OS之间的关系。
③单变量Cox归回分验证析PRDX在膀胱癌中的预后价值。
④利用基因集富集分析（GSEA）方法探索低表达和高表达RPDX组之间的潜在生物学途径。
结果：
基于TCGA的膀胱癌中RPDX的总生存期和GSEA图。
下图A：PRDX基因的总体生存曲线。
下图B：PRDX基因的KEGG富集结果。
敲低PRDX6对BLCA细胞的影响
①在T24和TCCSUP细胞系中敲低PRDX6。
②CCK8实验用于检测PRDX6对BLCA细胞增殖的影响。
③FACS分析用于研究PRDX6在调节细胞周期进程中的机制。
④评估PRDX6在细胞凋亡中的作用。
⑤GSEA分析PRDX6调节细胞增殖信号的机制。
结果：PRDX6的敲低抑制了BLCA的细胞增殖。
下图A：PRDX6在T24细胞和TCCSUP细胞中的敲低效率。
下图B：CCK8测定显示T24细胞和TCCSUP细胞中的细胞增殖。
下图C-D：敲低PRDX6后T24细胞(C)和TCCSUP细胞(D)的集落形成能力降低。
下图E-F：通过流式细胞仪敲除T24细胞（E）和TCCSUP细胞（F）中的G2/M相中的细胞群。
下图G-H：敲低PRDX6增加T24细胞(G)和TCCSUP细胞(H)的凋亡。
下图I-J：敲低PRDX6降低CDK4、CDK6和BCL2的蛋白质水平。
结果：RDX6通过JAK2-STAT3通路促进BLCA细胞增殖
下图A：PRDX6高低组之间JAK/STAT通路的GSEA图。
下图B-C：蛋白质印迹用于测试T24细胞(B)和TCCSUP细胞(C)中的JAK2、p-STAT3和STAT3蛋白。
下图D-K：测试PRDX6是否通过JAK2-STAT3途径调节细胞生长。
小结：
越来越多的研究表明，PRDXs在癌症发展过程中起着至关重要的作用。在本研究中，作者基于TCGA中33种癌症类型中PRDX的mRNA表达谱及临床数据分析了PRDX在泛癌中的表达分布和预后价值。同时，作者还评估了PRDX表达水平与肿瘤微环境、遗传信息改变、甲基化和药物反应活性之间的关联。此外，体外实验表明，PRDX6可以通过JAK2-STAT3信号调节细胞增殖并参与BLCA中的细胞周期过程，这可能对癌症的个性化治疗更有价值。