(3.2)--E2Fs在人乳腺癌中的表达及预后综合分析.doc

《(3.2)--E2Fs在人乳腺癌中的表达及预后综合分析.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(3.2)--E2Fs在人乳腺癌中的表达及预后综合分析.doc（5页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、E2Fs在人乳腺癌中的表达及预后综合分析E2F转录因子（E2Fs）是一组编码转录因子家族的基因，已被确定参与各种癌症类型的肿瘤进展。越来越多的实验证据表明E2Fs与乳腺癌的肿瘤发生有关。然而，8个E2Fs的不同表达模式和预后价值还未被分析。在这里，我们从Oncomine、Gene Expression Profiling Interactive Analysis（GEPIA）、Kaplan-Meier Plotter和cBioPortal数据库调查了E2Fs在乳腺癌患者中的转录和生存数据。我们发现E2F1-3和5-8在乳腺癌组织中的表达水平高于正常的乳腺组织，而E2F4的表达水平在前者低于后者

2、。E2F2、5、7和8的表达水平与晚期肿瘤分期相关。使用Kaplan-Meier Plotter数据库进行的生存分析显示，E2F1-3、5、7和8的高转录水平与所有乳腺癌患者的低的无复发生存率相关。相反，高E2F4和E2F6水平可预测这些患者的高的无复发生存期。这个研究表明E2F1-3、5、7和8是乳腺癌患者精准治疗的潜在靶点，E2F4和6是乳腺癌预后的新的生物标志物。一、介绍E2F转录因子（E2Fs）是编码高等真核生物中转录因子（TFs）家族的一组基因。通常，它们根据其详细作用分为两组：转录激活因子（E2F1、E2F2和E2F3a）和转录抑制因子（E2F3b和E2F4-8）。E2F家族成员在

3、哺乳动物细胞的细胞周期调节和DNA合成中起主要作用。E2F活化剂的表达在几种人类恶性肿瘤中失调，包括膀胱癌、乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、胃肠道癌和肺癌。乳腺癌是全世界最常被诊断出的癌症（占所有确诊癌症的11%）和癌症死亡的主要原因（占所有确诊癌症的6.6%），无论是在发达国家还是发展中国家。治疗乳腺癌的主要方法是手术、化疗和/或放疗，极大提高了治疗效果。大约5%-10%的病例是由于从父母遗传的基因引起的，包括BRCA1和BRCA2等。乳腺癌可进一步分为以下四种亚型：luminal A（雌激素受体ER+和/或孕激素受体PR+和人表皮生长因子受体-2HER2）、luminal B（ER+和/或PR+

4、和HER2+）、基底样亚型（ER、PR、HER2、细胞角蛋白CK5/6+和/或表皮生长因子受体EGFR+）和HER2过表达（ER、PR和HER2+)。经典的临床预后生物标志物例如ER、PR和HER-2等在确定哪些患者可能受益于内分泌治疗或靶向治疗方面发挥了作用。尽管在乳腺癌治疗方面取得了进展，包括过去几十年的早期发现和更有效的治疗策略，5%-10%的女性在首次诊断为乳腺癌时会出现转移性疾病，其中只有五分之一可以存活5年。由于肿瘤的异质性，目前预测预后的生物标志物存在一定的局限性，因此，这个领域需要有新的生物标志物作为预后指标，以有效提高预后和个体化治疗效果。迄今为止，已在哺乳动物细胞中鉴定出八

5、种E2F因子，并按发现的顺序编号（E2F1、E2F2、E2F3、E2F4、E2F5、E2F6、E2F7和E2F8）。E2Fs被认为在人类乳腺癌中具有复杂而独特的作用。E2F1被报道其上调并参与了乳腺癌的癌变过程，其结果是参与了Nanog表达的调节。Liuet al.报道了转录因子E2F1作为共激活作用HBXIP诱导PKM2表达，然后促进ER+乳腺癌细胞增殖。敲低E2F1可抑制MCF7细胞的增殖并诱导细胞凋亡；E2F1及其与组蛋白去乙酰化酶（HDAC）的复合物在下调乳腺癌细胞中抑癌基因ARHI的表达中起重要作用，表明E2F1在乳腺癌中具有致癌作用。然而，敲除E2F2对在组织培养塑料器皿上生长的S

6、UM-225或MCF10A细胞的增殖没有影响。此外，E2F3被报道促进乳腺癌中的肿瘤生长和转移。Lee et al.报道沉默E2F3通过限制有丝分裂来抑制Her2+乳腺癌细胞的肿瘤生长。E2F4被报道在乳腺癌进展中发挥作用，并且增加的核表达与预后较差的更晚期肿瘤相关，表明E2F4在乳腺癌发生中具有致癌作用而不是抑癌作用。MCF7细胞中E2F5的下调显著地抑制了细胞增殖、迁移和侵袭，并增加了体外G0/G1阶段的细胞停滞。Cai et al.发现E2F5在4个乳腺癌细胞系和12个组织样本中表现出更高的水平，并在乳腺癌中发挥致癌基因的作用。此外，E2F6负调控BRCA1，其启动子甲基化被报道在乳腺癌

7、中偶尔发生，比例从11%到31%不等。与正常乳腺组织相比，ER阳性乳腺癌中E2F7表达显着升高，并且E2F7过表达赋予MCF7细胞对tamoxifen的抗性。E2F8的上调通过调节G1/S期转变促进乳腺癌细胞增殖和致瘤性。E2F8还授予ER+乳腺癌细胞顺铂耐药性。然而，E2Fs被激活或抑制的潜在机制以及E2F因子在乳腺癌中的不同功能尚未完全阐明。E2F因子的异常表达水平与临床病理特征和预后的关系已在人类乳腺癌中部分报道。据我们所知，还未应用生物信息学分析来探索E2Fs在乳腺癌中的作用。RNA和DNA研究是生物学和生物医学研究的重要组成部分，随着微阵列技术的发展而发生了革命性的变化。基于对在线发

8、表的数千个基因表达或拷贝数变异的分析，我们解析了乳腺癌患者中不同E2F因子的表达和突变，来确定TFs在乳腺癌中的表达模式、潜在功能和不同的预后价值。二、结果1、乳腺癌患者的E2F转录水平已在哺乳动物细胞中鉴定出八种E2F因子。我们使用Oncomine数据库比较了癌症和正常样本中E2Fs的转录水平。在四个数据集中，E2F1的mRNA表达水平在乳腺癌患者中显著上调。在Glck的数据集中，E2F1在浸润性乳腺癌与正常组织中过表达，倍数变化为2.545。在The Cancer Genome Atlas breast statistics中，E2F1在浸润性乳腺癌中也过表达，倍数变化为2.747，浸润性

9、导管乳腺癌的倍数变化为3.216，浸润性小叶乳腺癌的倍数变化为2.088。发现与正常样本相比，E2F2在髓样乳腺癌（倍数变化=5.025）、浸润性导管癌（倍数变化=2.767）和浸润性乳腺癌（倍数变化=2.315）中表达更高。Glck et al.表明，与正常样本相比，浸润性乳腺癌中的E2F2也增加（倍数变化=2.637）。此外，Zhao et al.报道E2F2在浸润性导管乳腺癌中过度表达（倍数变化=2.222），Richardson et al.报道与正常样本相比，在导管乳腺癌中发现E2F2表达增加（倍数变化=3.077）。在The Cancer Genome Atlas中，与正常样本相比

10、，E2F2在浸润性导管乳腺癌（倍数变化=3.79）、浸润性乳腺癌（倍数变化=3.094）和浸润性小叶乳腺癌（倍数变化=2.243）中也过表达。与正常样本（倍数变化=2.522）相比，发现E2F3在导管乳腺癌（倍数变化=3.558）和髓样乳腺癌中的表达更高。发现E2F5在导管乳腺癌（倍数变化=2.573）和浸润性乳腺癌中的表达高于正常样本（倍数变化=2.077）（The Cancer Genome Atlas）。在Richardson的数据集中，发现E2F7在导管乳腺癌中表达较高（倍数变化=4.535），并且在The Cancer Genome Atlas中，发现E2F7在浸润性乳腺癌中表达较高

11、（倍数变化=5.193），浸润性导管乳腺癌（倍数变化=7.456）和浸润性小叶乳腺癌（倍数变化=4.262）。此外，在Glck的数据集中，发现E2F8在浸润性乳腺癌中的表达更高（倍数变化=2.489），并且，与正常样本相比，The Cancer Genome Atlas中，在浸润性小叶乳腺癌（倍数变化=5.188）、浸润性乳腺癌（倍数变化=7.581）和浸润性导管乳腺癌（倍数变化=2.416）中发现了更高表达的E2F8。2、E2Fs mRNA水平与乳腺癌患者临床病理参数的关系使用GEPIA数据集，我们比较了乳腺癌和乳腺组织之间E2F因子的mRNA表达。结果表明，E2F1、E2F2、E2F3、E

12、2F5、E2F7和E2F8在乳腺癌组织中的表达水平高于正常组织，而E2F6在乳腺癌组织中的表达水平低于后者。我们还分析了乳腺癌肿瘤分期的E2Fs的表达。E2F1和E2F3组显著不同，而E2F2、E2F4、E2F5、E2F6、E2F7和E2F8组没有显著差异。我们进行了免疫组织化学（IHC）以测试E2F蛋白在乳腺癌组织及其对应物中的表达，并检查E2Fs在乳腺癌中的表达。我们发现E2F1、E2F2、E2F3、E2F5、E2F7和E2F8蛋白在乳腺癌组织中的表达比在正常组织中更高。3、E2F1-3、5、7、8的mRNA表达增加和E2F4、6的mRNA表达减少与乳腺癌患者预后改善的关系我们进一步探讨了

13、E2Fs在乳腺癌患者生存中的关键效率。Kaplan-Meier Plotter工具用于通过使用公开可用的数据集分析E2F的mRNA水平与乳腺癌患者生存率之间的相关性。Kaplan-Meier曲线和对数秩检验分析显示，E2F1-3、5、7和8mRNA水平升高以及E2F4和6的mRNA水平降低显著有关于所有乳腺癌患者的总生存期（OS）、无进展生存期（FP）和进展后生存期（PPS）（p0.05）。E2F1-3、5、7、8因子mRNA高水平或E2F4、6的mRNA低水平的乳腺癌患者预计具有高OS、FP和PPS。4、乳腺癌患者E2F因子及其频繁改变的邻近基因变化的预测功能和途径我们使用cBioPorta

14、l分析了E2F在乳腺浸润癌的改变、相关性和联系。在1105名乳腺浸润性癌患者（97%）的1098个样本中，E2Fs发生了改变。在几乎2/3的样本（737个样本）中检测到两个或多个变化。我们还通过乳腺浸润癌的cBioPortal工具分析E2Fs的mRNA表达，计算了E2F之间的相关性。结果表明在以下E2Fs中存在显著正相关：E2F1与E2F2、E2F4、E2F7和E2F8；E2F2与E2F1、E2F7和E2F8；E2F3与E2F5和E2F7；E2F4与E2F1；E2F5与E2F3；E2F7与E2F1、E2F2、E2F3和E2F8；E2F8与E2F1、E2F2和E2F7。然后，我们为E2Fs和50

15、个最常改变的邻居基因构建了联系。结果表明，细胞周期相关基因包括CCND1、CCNE1、CCNE2、CDC6、CDKN2A、RB1和RBL1，与E2F改变密切相关。通过DAVID中的GO和KEGG预测E2Fs的功能和与E2Fs改变显著相关的基因，GO分析从生物学过程、细胞成分和分子功能三个方面预测靶宿主基因的功能作用。我们发现GO:0006351（转录，DNA模板化）、GO:0006270（DNA复制起始）、GO:0006260（DNA复制）、GO:0000082（有丝分裂细胞周期的G1/S转换）、GO:0051726（调节细胞周期）和GO:0000122（RNA聚合酶II启动子的转录负调控）受

16、到乳腺癌E2F改变的显着调控。GO:0005667（转录因子复合物）和GO:0016538（细胞周期蛋白依赖性蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶调节活性）也受到这些E2F改变的显著控制。它们是众所周知的与细胞周期相关的基因。KEGG分析可以发现与E2F改变功能和频繁改变的相邻基因相关的途径；通过KEGG分析发现了15种与E2F改变在乳腺腺癌中的功能相关的途径。在这些通路中，cfa04110：细胞周期、cfa04350：TGF-信号通路、ptr05200：癌症通路、cfa04115：p53信号通路和cfa04310：Wnt信号通路参与了乳腺癌的发生和发病机制。三、讨论E2F因子失调在许多癌症中均有报道。尽管

17、已经证明E2F活化剂在几种癌症的肿瘤发生和预后中的作用，但仍未对乳腺癌进行进一步的生物信息学分析。本研究首次探讨不同E2F因子在乳腺癌中的mRNA表达和预后价值（OS、FP、PPS和无病生存期DMFS）。我们希望我们的研究结果将有助于获得知识，改进治疗设计，并提高乳腺癌患者预后的准确性。在E2F中，E2F1在乳腺癌中的研究最多。E2F1过表达有助于在转录水平增强Nanog表达，促进乳腺癌干性和肿瘤发生。E2F1被确定为miR-372的直接功能靶点，而miR-372抑制MCF7人乳腺癌细胞系的细胞增殖并诱导细胞凋亡。致癌因子HBXIP被报道通过转录因子E2F1的共同作用诱导PKM2表达，促进ER

18、阳性乳腺癌细胞增殖。在我们的研究中，Oncomine 数据集和The Cancer Genome Atlas数据集显示，E2F1在人类乳腺癌中的表达高于在正常组织中的表达。此外，E2F1的表达也与乳腺癌患者的临床特征相关。我们通过Kaplan-Meier Plotter确定了E2F1在乳腺癌患者中的预后价值。在随访200个月的所有乳腺癌患者中，E2F1高表达与较差的OS、FP、PPS和DMFS显著相关。到目前为止，人们对E2F2在乳腺癌中的表达和作用了解很少。Bollig-Fischer et al.报道，E2F2的敲低对在组织培养塑料器皿上生长的SUM-225或MCF10A细胞的增殖没有影响

19、。在我们的报告中，乳腺癌组织中E2F2的表达高于正常组织。但E2F2的表达与乳腺癌患者的肿瘤分期无关。在所有乳腺癌患者中，E2F2高表达与较差的OS、FP、PPS和DMFS显著相关。E2F3过表达是包括乳腺癌在内的多种癌症的致癌因素。环状RNA hsa_circ_0008039通过调节miR-432-5p/E2F3轴促进乳腺癌细胞增殖和迁移。MicroRNA-497抑制增殖、迁移和通过靶向E2F3对人膀胱移行细胞癌细胞的侵袭。有趣的是，虾miR-34通过在体内靶向E2F3抑制乳腺癌细胞的生长。在我们的报告中，我们证明了E2F3在乳腺癌组织中的表达高于正常组织中的表达，并且这种表达与乳腺癌患者的

20、肿瘤分期显着相关。此外，在所有乳腺癌患者中，E2F3高表达与较差的OS、FP、PPS和DMFS显着相关，这似乎与E2F3作为促癌基因的作用一致。E2F4是TFs E2F家族的成员，在非增殖和分化细胞中含量丰富，TFs在抑制增殖相关基因中起重要作用。据报道，E2F4在乳腺癌进展中发挥作用，并增加其核表达与预后较差的晚期肿瘤相关，表明E2F4在乳腺癌发生中具有致癌作用而非抑癌作用。在我们的报告中，我们证明E2F4在乳腺癌组织中的表达低于在正常组织中，而这种表达与乳腺癌患者的肿瘤分期无关。有趣的是，在所有乳腺癌患者中，E2F4低表达与较差的OS、FP、PPS和DMFS显着相关，这似乎与E2F4作为抑

21、癌因子的作用一致。E2F5在胶质母细胞瘤和前列腺癌等多种肿瘤中高表达。在MCF7细胞中也发现E2F5下调，显着抑制细胞增殖、迁移和侵袭，增加细胞周期停滞在体外G0/G1期。此外，Cai et al.发现E2F5在4个乳腺癌细胞系和12个组织样本中表现出更高的水平，并在乳腺癌中作为促癌基因发挥作用。在本报告中，我们证明了E2F5在乳腺癌组织中的表达高于正常组织中的表达，但该表达与乳腺癌患者的肿瘤分期没有显着相关性。在所有乳腺癌患者中，较高的E2F5表达与较差的OS、FP、PPS和DMFS显着相关。据报道，E2F6负调控BRCA1，其启动子甲基化在乳腺癌中偶尔发生，比例从11%到31%不等。然而，

22、E2F6在乳腺癌中的预后作用还有待研究。在本报告中，我们证明了E2F6在乳腺癌组织中的表达低于正常组织中的表达，但该表达与乳腺癌患者的肿瘤分期无关。在所有乳腺癌患者中，较低的E2F6表达与较差的OS、FP、PPS和DMFS相关，但没有显着性意义。E2F7和E2F8充当转录阻滞物，也可能充当活化剂。与正常乳腺组织相比，ER阳性乳腺癌中E2F7表达显着升高，并且E2F7过表达授予MCF7细胞对tamoxifen的抗性。E2F8的上调通过调节G1/S期转变促进乳腺癌细胞增殖和致瘤性。E2F8还授予ER+乳腺癌细胞顺铂耐药性。在本研究中，E2F7和E2F8在乳腺癌组织中显着过度表达，但它们的表达水平与乳腺癌患者的肿瘤分期无关。有趣的是，E2F7、8的高表达与所有乳腺癌患者的较差OS、FP、PPS和DMFS显着相关，表明这些TFs在乳腺癌中的致癌作用。