2020-02-25 Day30 利用生物信息學(xué)分析鑒定乳腺癌的潛在關(guān)鍵基因和關(guān)鍵通路

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背景:在乳腺癌中,尚不完全了解腫瘤發(fā)生的分子機制。迫切需要鑒定與乳腺癌發(fā)展和預(yù)后相關(guān)的基因,并闡明其潛在的分子機制。在本研究中,我們旨在通過公共數(shù)據(jù)集的生物信息學(xué)分析來鑒定乳腺癌中潛在的病原性和預(yù)后差異表達基因(DEG)。
方法:使用來自基因表達綜合(GEO)和癌癥基因組圖譜(TCGA)的四個數(shù)據(jù)集(GSE21422,GSE29431,GSE42568和GSE61304)進行生物信息學(xué)分析。使用LIMMA Package of R鑒定DEG。通過FunRich進行GO(基因本體論)和KEGG(京都基因與基因組百科全書)分析。 DEG的蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)是通過STRING(相互作用基因檢索數(shù)據(jù)庫的搜索工具)網(wǎng)站建立的,由Cytoscape可視化,并通過分子復(fù)合物檢測(MCODE)進行進一步分析。使用UALCAN和Kaplan–Meier(KM)繪圖儀分析中樞基因的表達水平和預(yù)后價值。還從乳腺癌患者的臨床樣品中驗證了轂基因的表達水平。此外,使用比較毒物基因組數(shù)據(jù)庫(CTD)構(gòu)建了基因-藥物相互作用網(wǎng)絡(luò)。
結(jié)果:總共鑒定出203個上調(diào)的DEG和118個下調(diào)的DEG。有絲分裂細胞周期和上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化途徑分別是上調(diào)和下調(diào)基因的主要富集途徑。 PPI網(wǎng)絡(luò)由314個節(jié)點和1,810個交互構(gòu)成,并選擇了兩個重要的模塊。模塊1中最重要的富集途徑是有絲分裂細胞周期。此外,由于高度的連通性,選擇了六個轂基因并在臨床樣品中進行了驗證,以進行進一步分析,包括CDK1,CCNA2,TOP2A,CCNB1,KIF11和MELK,它們都與更差的總體生存率(OS)相關(guān)。乳腺癌。
結(jié)論:這些結(jié)果表明,有絲分裂細胞周期和上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化途徑可能是解釋乳腺進展的潛在途徑。

方法

乳腺癌腺癌數(shù)據(jù)集-GEOadnTCGA
鑒定DEG
功能富集分析
PPI網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與模塊分析
關(guān)鍵基因生存分析
關(guān)鍵基因表達分析
患者和組織樣本
RT-PCR

結(jié)果

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鑒定乳房惡性組織與非惡性組織之間的差異表達基因(DEG)。 面板A–D分別顯示了數(shù)據(jù)集GSE21422(A),GSE29431(B),GSE42568(C)和GSE61304(D)差異表達基因的火山圖。 面板E–F顯示了四個數(shù)據(jù)集中重疊的DEG的維恩圖,包括230個上調(diào)(E)和130個下調(diào)(F)。 面板G–H顯示了四個基因表達綜合(GEO)和癌癥基因組圖譜(TCGA)數(shù)據(jù)集中的321個DEG的維恩圖,包括203個上調(diào)(E)和118個下調(diào)(F)。 )數(shù)據(jù)集。


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用于上調(diào)DEG的GO富集分析。 面板A–B展示了GO類別中最豐富的十大元素:分子功能(A)和生物過程(B)。


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對下調(diào)的DEG進行GO富集分析。 面板A–B說明了GO類別中最豐富的前10個元素:分子功能(A)和生物過程(B)。
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乳腺癌患者中六個中樞基因的Kaplan–Meier生存曲線。


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在正常組織和乳腺癌組織中六個樞紐基因的相對表達。 (A)CDK1,(B)CCNA2,(C)TOP2A,(D)CCNB1,(E)KIF11和(F)MELK。
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六個中樞基因在不同腫瘤階段相對表達。
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六個中樞基因在不同腫瘤亞類的正常組織和乳腺癌組織中的相對表達。
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基因藥物相互作用網(wǎng)絡(luò)由六個樞紐基因和化學(xué)治療藥物構(gòu)成。 圖A–F顯示可用的化學(xué)治療藥物可降低或增加mRNA或蛋白質(zhì)中樞紐基因的表達水平。 (A)CDK1,(B)CCNA2,(C)TOP2A,(D)CCNB1,(E)KIF11和(F)MELK。 紅色箭頭:化療藥物可增加中樞基因的表達; 綠色箭頭:化療藥物會降低中樞基因的表達。
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