研究背景：
癌癥是導(dǎo)致死亡的一個(gè)重要原因，也是提高預(yù)期壽命和質(zhì)量的一大障礙。大量的E3連接酶因其特異性底物識(shí)別的特點(diǎn)而廣泛參與癌癥相關(guān)過程。F-box和WD重復(fù)域包含(FBXW)族的SCF E3復(fù)合物有10個(gè)成員，負(fù)責(zé)參與細(xì)胞周期調(diào)節(jié)和腫瘤發(fā)生的底物蛋白的泛素化和降解。其中FBXW1(也稱為b-TrCP1/BTRC)和FBXW7是這一類的中心蛋白。然而，對于FBXW家族成員，尤其是FBXW1和FBXW7在各種腫瘤類型中的作用，目前尚缺乏詳細(xì)的探索。
本文從投稿到接收僅37天！
關(guān)于基因集泛癌分析的文章，我們最近也解讀過很多
本文說是基因家族泛癌生信，其本質(zhì)上是單個(gè)基因的泛癌生信組合在一起，而單個(gè)基因的分析深度不夠。難度不大，如果模仿著做，基本上不好發(fā)同樣水平的雜志。在此基礎(chǔ)上可以對基因集進(jìn)行評分，探討基因集整體水平與預(yù)后，臨床特征，腫瘤微環(huán)境，免疫微環(huán)境以及免疫治療療效的作用，這樣文章會(huì)更充實(shí)。其次，泛癌的圖是綜合在一起的圖，一張圖反應(yīng)多個(gè)基因在多個(gè)腫瘤種的結(jié)果，并不是每一個(gè)基因的圖堆在一起。
目前我們有一些基因集/通路的預(yù)分析結(jié)果，可以聯(lián)系小編進(jìn)行深入分析，也可以提供你感興趣的基因集，我們來做分析。
研究結(jié)果：
一、FBXWs基因結(jié)構(gòu)及基序組成
1、本研究首先利用Uniport和GeneCards數(shù)據(jù)庫對智人FBXW家族10個(gè)成員的特征進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，它們大多位于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞質(zhì)中。
2、通過GeneCards工具的pathway模塊獲得的Go項(xiàng)說明FBXW家族成員參與不同的生物反應(yīng)過程。例如，F(xiàn)BXW1和FBXW4與蛋白多泛素化和Wnt信號(hào)通路有關(guān)，而FBXW7主要參與血管發(fā)生、DNA修復(fù)、姐妹染色單體內(nèi)聚和蛋白泛素化(表1)。
3、為了進(jìn)一步了解人類FBXW家族的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，本研究利用FBXW家族的10個(gè)氨基酸序列構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，將基因家族分為3組。A組是FBXW家族中最大的成員，而B組只有一個(gè)成員FBXW10(圖1A)。
4、為了探究FBXWs的功能，對這10個(gè)蛋白的保守基序進(jìn)行了描述。結(jié)果顯示，在FBXW家族成員中檢測到20個(gè)保守motif(圖1B)。
5、本研究還探討了10個(gè)FBXW家族成員的外顯子-內(nèi)含子模式和三級(jí)結(jié)構(gòu)，表明FBXW家族成員在結(jié)構(gòu)上是不同的(圖1C)。
二、FBXW家族在泛癌組織中的表達(dá)水平
1、利用TCGA數(shù)據(jù)庫的RNA測序數(shù)據(jù)估計(jì)了FBXWs在胰腺癌中的差異表達(dá)。研究結(jié)果表明，F(xiàn)BXW1在結(jié)腸腺癌(COAD)、膽管癌(CHOL)、肺腺癌(LUAD)、肝肝細(xì)胞癌(LIHC)、前列腺腺癌(PRAD)和胃腺癌(STAD)中表達(dá)較多。相比之下，腎腎乳頭狀細(xì)胞癌(KIRP)、腎恐色細(xì)胞(KICH)、腎腎透明細(xì)胞癌(KIRC)、多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)、甲狀腺癌(THCA)和子宮肌體子宮內(nèi)膜癌(UCEC)的表達(dá)較低(圖2A)。
2、FBXW2在CHOL、COAD、頸部鱗狀細(xì)胞癌(HNSC)、KICH、LIHC、PRAD、STAD等多種癌癥中表達(dá)較多(圖2B)。
3、而乳腺癌(BRCA)、COAD、GBM、LUAD、LUSC、HNSC和STAD的表達(dá)水平較低(圖2C)。
4、FBXW5在BRCA、CHOL、LIHC、LUAD、LUSC、KICH、KIRC、PRAD、THCA、UCEC中表達(dá)較多。COAD、HNSC和STAD表達(dá)較低(圖2D)。
5、FBXW7在CHOL、KIRC、KIRP、LIHC、LUAD和THCA中表達(dá)較高。然而，F(xiàn)BXW7在BRCA、GBM、HNSC、PRAD和UCEC中的表達(dá)較低(圖2E)。
6、FBXW8在幾種癌癥中表達(dá)較高，包括膀胱尿路上皮癌(BLCA)、BRCA、GBM、CHOL、COAD、HNSC、KIRP、LIHC、LUSC、STAD、PRAD和READ。而FBXW8在LUSC、PRAD、READ和STAD中表達(dá)較低(圖2F)。
7、BLCA、BRCA、CHOL、COAD、ESCA、GBM、LIHC、LUAD、LUSC、KIRP、PRAD、STAD、THCA、READ和UCEC中FBXW9表達(dá)量較高。只有KICH中FBXW9表達(dá)較低(圖2G)。
8、探討了FBXW10在LUAD、LUSC、LIHC、PRAD和STAD等幾種癌癥中表達(dá)高于正常組織。同時(shí)，F(xiàn)BXW10在KICH、KIRC和THCA中的表達(dá)降低(圖2H)。
9、BLCA、BRCA、GBM、LUSC、HNSC、KIRC、KIRP和UCEC中FBXW11表達(dá)水平較低。FBXW11在CHOL和LIHC中表達(dá)量較高(圖2I)。
10、發(fā)現(xiàn)FBXW12在BLCA、BRCA、LIHC、LUSC、CHOL、COAD、STAD、PRAD和UCEC中表達(dá)較多。相比之下，GBM、KICH、KIRC、KIRP和THCA中FBXW12水平較低(圖2J)。
11、進(jìn)一步利用TCGA數(shù)據(jù)庫分析了FBXW基因家族在各種癌癥類型中的表達(dá)及相關(guān)性。結(jié)果顯示，F(xiàn)BXW1/4/9/11在CHOL中表達(dá)量最高(圖3A)。
12、研究了FBXW5在泛癌組織中高表達(dá)，F(xiàn)BXW10和FBXW12低表達(dá)，其他成員在泛癌組織中中等表達(dá)(圖3B)。
13、在這18種癌癥中，F(xiàn)BXW1和FBXW11是兩個(gè)正相關(guān)最顯著的基因，而FBXW5和FBXW7的相關(guān)性則完全相反(圖3C)
三、臨床特征、腫瘤亞型與FBXWs表達(dá)的關(guān)系
1、在腫瘤分期相關(guān)性檢查中，發(fā)現(xiàn)一些FBXW基因在腫瘤早期表達(dá)明顯升高，如KIRC中的FBXW1/12, PAAD中的FBXW4, LUSC中的FBXW11。而其他基因的表達(dá)主要在腫瘤晚期升高，包括ACC中的FBXW2、ILHC中的FBXW2/9、LUAD中的FBXW5、STAD中的FBXW7、KIRP/食管鱗狀細(xì)胞癌(ESCC)中的FBXW10(圖4)。
2、分析了9種癌癥不同亞型FBXWs的表達(dá)水平。如圖5A所示，大多數(shù)FBXWs在BRCA和KIRC中的蛋白表達(dá)水平存在明顯差異。此外，發(fā)現(xiàn)FBXW1/7在含Basal、Her2、LumA、LumB的BRCA四種亞型中表達(dá)與正常樣亞型相比存在顯著差異。而在LumA/LumB亞型與Normal-like亞型之間，F(xiàn)BXW2/4/5/10/11/ 12表達(dá)水平無顯著差異(圖5B-K)。
四、FBXWs在泛癌中的預(yù)后價(jià)值
1、為了探討FBXWs表達(dá)水平與預(yù)后價(jià)值的關(guān)系，本研究采用Kaplan-Meier生存曲線進(jìn)行了顯著生存分析(圖6)。
2、通過COX分析探討FBXWs的預(yù)后風(fēng)險(xiǎn)。如圖7所示，F(xiàn)BXW1是LGG中的保護(hù)基因。FBXW2在KIRC中具有保護(hù)作用。而FBXW2是ACC、LGG和PRAD的高危因素。
五、FBXW基因家族在泛癌中的遺傳改變
1、通過cBioPortal數(shù)據(jù)庫進(jìn)一步分析了2922例癌癥患者FBXW基因家族的變異頻率和類型。結(jié)果表明，F(xiàn)BXW7/9/11的基因變化率約為7%，其中FBXW家族的基因變化率最高。FBXW1/4/12的變異率最低，僅為3%(圖8A)。
2、發(fā)現(xiàn)主要的基因改變類型包括擴(kuò)增、mRNA高表達(dá)、突變和深度缺失。FBXW2/5/8/9/10/11擴(kuò)增率最高。同時(shí)，F(xiàn)BXW1/4/ 7/12的變化類型以mRNA高表達(dá)為主(圖8B)。
六、泛癌組織中FBXWs表達(dá)與腫瘤微環(huán)境的關(guān)系
1、癌癥干細(xì)胞在腫瘤增殖、遷移、轉(zhuǎn)移、上皮-間質(zhì)復(fù)發(fā)和治療耐藥性中起著關(guān)鍵作用。探討了FBXWs表達(dá)與莖干性評分之間的關(guān)系。從圖9可以看出，F(xiàn)BXW家族的表達(dá)與DNAss和RNAss在胰腺癌中的正相關(guān)或負(fù)相關(guān)。
2、FBXW1與DNAss呈顯著正相關(guān)TCGA和THYM(圖9A)。
3、在RNAss分析過程中，發(fā)現(xiàn)FBXW1/8/10/11與THYM中的RNAss呈負(fù)相關(guān)。在CHOL、KIRC和KIRP等幾種癌癥中，F(xiàn)BXW7與RNAss呈負(fù)相關(guān)(圖9B)。
4、腫瘤微環(huán)境相關(guān)評分結(jié)果表明，大多數(shù)FBXWs表達(dá)與基質(zhì)評分、免疫評分和估計(jì)評分顯著負(fù)相關(guān)，與腫瘤純度呈正相關(guān)(圖9C-F)。
七、免疫浸潤與FBXWs表達(dá)的相關(guān)性
1、分析了FBXWs與免疫亞型的關(guān)系。如圖10所示，F(xiàn)BXW基因家族所有成員的表達(dá)與胰腺癌中的免疫亞型C1(傷口愈合)、C2 (IFN - γ顯性)、C3(炎癥性)、C4(淋巴細(xì)胞減少)、C5(免疫平靜)和C6 (TGF- β)顯著相關(guān)(圖10A)。
2、選擇了BRCA、COAD、LUAD和KIRC四種癌癥類型進(jìn)行分析。FBXW1在C3和C4中表達(dá)增高，F(xiàn)BXW7在C2和C3中表達(dá)上調(diào)(圖10B)。
3、FBXW4、FBXW8與COAD的免疫亞型顯著相關(guān)(圖10C)。
4、FBXW1/2/4/5/7/8/11在LUAD中存在顯著差異，且這些基因在C3中過表達(dá)(圖10D)。
5、圖10E顯示FBXW1/2/4/5/7/9/11/12表達(dá)與KIRC免疫亞型相關(guān)。
6、FBXW5在C5中的表達(dá)較高(圖10E)。
7、如圖11所示，大多數(shù)FBXWs的表達(dá)在這些癌癥中有顯著的正相關(guān)或負(fù)相關(guān)，尤其是在BRCA和KIRC中。
8、FBXW1表達(dá)與NK、CD8-T、細(xì)胞毒、Th1等免疫活性細(xì)胞呈顯著負(fù)相關(guān)。而FBXW7作為抑癌因子與免疫活性細(xì)胞呈正相關(guān)，與免疫抑制細(xì)胞如耗盡T細(xì)胞、Th17、巨噬細(xì)胞呈負(fù)相關(guān)(圖11A-D)。
9、如圖12A所示，F(xiàn)BXW1與ACC、BLCA、BRCA、PCPG、UCEC、UCS這些代表性免疫標(biāo)志物呈負(fù)相關(guān)。
10、FBXW7與大多數(shù)癌癥中的這些免疫檢查點(diǎn)有關(guān)(圖12B)。
總結(jié)：本研究中，首先對FBXW進(jìn)行了基因結(jié)構(gòu)和基序分析，發(fā)現(xiàn)它們存在明顯的個(gè)體差異，這可能導(dǎo)致FBXW基因的功能差異?？偨Y(jié)了FBXW家族在多種癌癥中的功能，發(fā)現(xiàn)FBXW1/5在許多癌癥中作為癌基因，而FBXW2/7具有抗腫瘤特性。結(jié)果表明，大多數(shù)基因的表達(dá)在各種癌癥的發(fā)展過程中存在顯著差異，這啟發(fā)考慮FBXW家族基因作為泛癌診斷和預(yù)后標(biāo)志物的作用。
