欧美日本成人_亚洲一区二区日本_国产污视频在线观看_先锋影视av_99视频+国产日韩欧美_黄页视频在线免费观看_天海翼av在线播放_在线视频精品免费_黄色一级片免费在线观看_国内精品久久久久久久_av动漫网站_日本a级大片

今天給大家帶來一篇液-液相分離調節基因與消化道腫瘤臨床相關性的生信分析，作者利用TCGA數據表征了LLPS調節因子在3種消化道腫瘤類型（如COAD，STAD和ESCA）中的表達分析。研究思路設計精美，這就給各位解讀一下！

文章“Systematic Analysis of Molecular Characterization and Clinical Relevance of Liquid-Liquid Phase Separation Regulators in Digestive System Neoplasms”發表在《Front Cell Dev Biol》，影響因子6.081分。

研究背景

1、不會混合的兩種液體（如油和水）之間的分離被稱為液-液相分離（liquid-liquid phase separation，LLPS）。例如，將一湯匙醋倒入水中，只需短暫攪拌即可將兩種液體完全混合。但是將一湯匙油倒入水中油會聚結成小滴，無法如何攪拌也不混合。某些蛋白質的行為類似于液體，而某些液體的蛋白質卻不會混合在一起。然而，關于這些液體樣蛋白如何影響細胞內部的結構與行為卻知之甚少。這樣的蛋白質不溶解在細胞內。相反，它們可以與自身或與其它蛋白質凝結，從而使細胞能夠將某些生化活性區分開，而不必將其包裹在膜結合的細胞器內。

2、蘇州大學生物醫學研究所的周芳芳教授和浙江大學生命科學研究所張龍教授預2021年在《Signal Transduction and Targeted Therapy》雜志上發表了題為“Liquid-liquid phase separation in human health and diseases”的綜述，系統性地介紹了液相分離在人類生理狀態和疾病狀態下的功能作用。其中提部分介紹了LLPS如何調控轉錄，舉文中一例：不同的轉錄因子，包括胚胎干細胞多能性轉錄因子OCT4、配體依賴性轉錄因子雌激素受體和酵母轉錄因子GCN4，均可以與共激活因子復合物Mediator形成相分離的凝聚物。凝聚物可以通過影響啟動子、轉錄延長因子、管家基因調控細胞轉錄。

3、LLPS還可以影響免疫應答，T細胞受體（TCR）的信號簇可以相分離成凝聚物，TCR信號轉導抑制因子CD45則被排除在凝聚體之外，以確保T細胞的活化。這些免疫反應凝聚體的形成，為干預治療提供了潛在的新途徑。

結果展示

Genetic Alterations of LLPS Regulators in Digestive System Neoplasms

消化系統腫瘤中LLPS調控因子的基因改變

作者共納入了156個LLPS調控基因。評估了156個LLPS調節因子的突變表達分析，確定消化系統腫瘤中LLPS調節因子的突變水平。

在TCGA的COAD，STAD和ESCA隊列中個體作者的突變頻率很高。其中，421個COAD樣本中，328個（77.91%）有LLPS調節因子突變（圖 1A)。其中，突變頻率最高的基因是TP53（58%），其次是BRD4（8%），ITSN1（8%），TNRC6B（10%）和FBN1（10%）（圖 1A)。同時，在441個STAD樣本中，296個（67.12%）具有LLPS調節劑突變（圖 1C).其中，高頻突變基因前10名包括TP53（0.5）、FBN1（0.1）、AR（0.07）、POLR2A（0.05）、PML（0.05）、BRD4（0.05）、AGO2（0.04）、TNRC6B（0.04）、HTR1A（0.04）和ITSN1（0.04）（圖 1C)。最后，在184個ESCA樣本中，172個（93.48%）具有LLPS調節劑突變（圖 1E)。其中，突變頻率前10名的基因包括TP53（0.87），FBN1（0.06），KPNB1（0.04），MED1（0.03），BRD4（0.03），PML（0.03），DLG4（0.02），FUS（0.02），LCP2（0.02）和NPHS1（0.02）（圖 1E)。通過結合對DSN中LLPS調節因子遺傳改變的分析，我們發現BRD4，FBN1和TP53在所有類型的消化腫瘤中均發生突變（圖1A、C、E)。本研究還進行了LLPS基因共表達析，在所有類型的消化腫瘤均可發現TP3突變（圖 1B，D，F)。這表明LLPS調節基因的突變可能會推動消化道腫瘤的進展。

Genetic Alterations of LLPS Regulators Were Related to the Progression of Digestive System Neoplasms

LLPS調控基因的改變與消化系統腫瘤的進展有關

突變特征可以反映腫瘤的病理過程。除了環境因素, 也有文獻報道諸如APOBEC和DNA修復基因等體內的改變參與腫瘤細胞的基因突變。在本研究中,作者分析了APOBEC的和非APOBEC富集的COAD、STAD和ESCA樣本之間的突變負荷。如圖2所示, 作者發現所有LLPS調控基因的總突變負荷在APOBEC -富集的STAD樣本中明顯降低。作者在COAD樣本中發現與非APOBEC富集的樣本相比TARDBP、CBX1、SQSTM1、DDX4和TIAL1突變在APOBEC富集的樣本中明顯減少 (圖2A)。在STAD樣本中, FBN1突變受到了下調。然而, 與非APOBEC -富集樣本相比, UBC突變在APOBEC富集的樣本中顯著下調(圖2C)。對于ESCA，BRD4 *、HNRNPH1、XPO1、TP53、ESR1、IPO5、MED1和UBQLN2上的突變與非APOBEC富集的樣本相比，APOBEC富集的樣本中含量較高(圖2E)。

此外，作者分析了COAD中LLPS調控基因的變異等位基因頻率(VAF)，發現TP53、NPHS1、TNRC6B、ITSN1和TNPO1的VAF值較高(圖2B)。LLPS調控基因的VAF分析顯示，TP53、PML、AR、TNRC6B、ITSN1和BRD4的值較高(圖2D)。最后，對ESCA中LLPS調控基因的VAF分析顯示，TP53、PML、BRD4、DLG4和PTPN1可能是ESCA進展的驅動基因(圖2F)。

Genetic Alterations of LLPS Regulators Were Related to the Prognosis of Digestive System Neoplasms

LLPS調控基因表達水平與消化系統腫瘤的預后相關

為了進一步證明LLPS調控基因在消化系統腫瘤中的臨床重要性，作者分析了LLPS調控基因的表達水平改變與COAD、STAD和ESCA臨床特征之間的關系。如圖3所示，根據腫瘤TNM分期分析顯示，無遠處轉移的M0 COAD樣本中GATA2和ITSN1突變顯著富集，M1 COAD樣本中TP53突變顯著富集，Mx COAD樣本中HTR1A突變顯著富集(圖3A)。在STAD樣本中，T1分期的樣本的DYRK3、YTHDF1、HTR1A、ELN、PRNP、SUMO3、UBQLN2、CBX5、LCP2、NCK1、EWSR1、YTHDF2和SOS1突變水平顯著升高。ABL1、PRNP、ESR1突變水平在T2 STAD樣本中顯著升高，DDX3X、TIA1、CBX2、KPNB1、DAXX、XPO1、MORC3、GATA3、ITSN1、SOS1、TNRC6B、DYRK3、PML、FBN1、ESR1、IPO5突變水平在T4/x STAD樣本中顯著升高(圖3B)。通過ESCA樣本分析，結果顯示MED1突變更可能與囊性、粘液性和漿液性腫瘤有關。TP53突變更可能與鱗狀細胞腫瘤相關(圖3C)。

接下來，作者進行Cox回歸分析，以確定LLPS基因突變與消化道腫瘤患者總生存期 OS之間的相關性。結果顯示，CPEB3、SFPQ、APP、SURF6、XPO1和HNRNPA2B1突變與與COAD OS時間延長有關。通過分析STAD樣本，作者發現LCP2、KPNA2、PIAS2、PML、MED1和SURF6突變與STAD 患者的OS時間延長有關。然而，沒有觀察到在ESCA中LLPS調控基因突變水平與OS之間存在顯著相關性。

Predicting the Drug Response in Digestive System Neoplasms Based on Genetic Alterations of LLPS Regulators

基于LLPS調控因子的基因改變預測消化系統腫瘤中的藥物反應

接下來，作者根據LLPS調控基因的表達水平預測了在消化系統腫瘤中的藥物反應。結果顯示，與轉錄因子結合、DNA修復、耐藥性、組蛋白修飾、核激素受體、磷脂酶、蛋白酶相關的藥物可能在發生對應突變的COAD(圖4A)、STAD(圖4B)和ESCA(圖4C)患者中有較好的應答。

LLPS Regulators Were Significantly Differently Expressed in Digestive System Neoplasms

LLPS調控因子在消化系統腫瘤中表達顯著不同

作者接下來利用TCGA數據庫進一步分析LLPS調控基因在消化系統腫瘤中的表達水平。如圖5所示，作者發現LLPS在COAD、STAD和ESCA中具有不同的表達模式(圖5A)。例如，RPL23A、RPL5、NPM1、TP53、CBX2、SURF6、MYC、PRMT1、POU5F1、SYN1、RARA、SQSTM1、CBX5、CBX1、LBR、IPO5、FMR1、TIA1和SGOL1在COAD樣本中均顯著上調 (圖5)。NCK1、MORC3、PRNP、HOMER3、UBC和PML在ESCA樣品中均顯著高表達 (圖5A)，而ITSN1、CPEB3、TNRC6B、SYN2、DYRK3、FYN、ESR1、GATA3、LAT、GRAP2、LCP2、GATA2、MAPT、HSPB2、ELN、AR、FBN1和DLG4在STAD樣品中均顯著高表達 (圖5A)。此外，作者還分析了LLPS調控基因在腫瘤和正常樣本之間是否存在表達差異?？傊?，作者發現21個LLPS調控基因在COAD樣本中存在差異表達(圖5B,C)， 38個LLPS調控基因在STAD樣本中存在差異表達(圖5B,C)。26個LLPS調控基因在READ樣本中存在差異表達(圖5B,C)， 21個LLPS調控基因在ESCA樣本中存在差異表達(圖5B,C)。只有2個LLPS調控基因在所有4種消化系統腫瘤中存在異常表達，包括SYN2和MAPT (Figure5C)。如圖5D所示，與正常樣本相比，SYN2和MAPT在所有腫瘤樣本中都過表達。

LLPS Regulators Were Significantly Related to Tumor Immune Infiltration in Digestive System Neoplasms

在消化系統腫瘤中，LLPS調節基因與腫瘤免疫浸潤顯著相關

新的研究表明，腫瘤免疫浸潤在預測人類癌癥的免疫治療反應中起著至關重要的作用。因此，作者全面分析了在COAD、ESCA和STAD樣本中LLPS調節基因表達與腫瘤免疫浸潤的相關性。如圖6所示，我們發現LLPS調控基因與消化系統腫瘤中的腫瘤免疫浸潤顯著相關(圖6A , D)。例如，C6orf150與活化的樹突狀細胞和M1巨噬細胞顯著相關(圖6A)。TNRC6B與活化的樹突狀細胞和記憶B細胞呈正相關，與休眠NK細胞和活化的肥大細胞呈負相關(圖6C)。另外，MYC、RPL5、NONO、LBR、NPM1和IPO5與DSNs中的CD4、記憶和活化T細胞最為顯著地正相關(圖6A, D)。GRAP2、LAT、PML、LCP2、HNRNPD和GATA3與消化系統腫瘤中的CD8 T細胞呈最顯著正相關 (圖6A D)。FMR1、DYRK1A、DDX3X、MAP1LC3B、TIAL1、YTHDF3、HNRPDL、NCK1、SOS1、XPO1、TIA1、MORC3和TNPO1與消化系統腫瘤中的調控性T細胞(Tregs)呈最顯著負相關(圖6A D)。

Construction of LLPS Regulators Signature in Digestive System Neoplasms

消化系統腫瘤中LLPS調控基因特征的構建

接下來，作者構建了一個基于LLPS調控基因的消化系統腫瘤的風險評分模型，以量化單個消化系統腫瘤患者的風險模式。LASSO回歸與十倍交叉驗證，以得到最優lambda值。結果顯示，11個、7個和6個基因分別與CRC、ESCA和STAD的OS顯著相關(圖7A)、圖7B和圖7C)。作者基于消化系統腫瘤中這些基因的多變量Cox回歸建立了一個預后模型。如圖9所示，COAD的風險評分= (0.1422)*CBX2 + (0.303) *CSTF2T + (0.0738)*DLG4 + (0.3897)*FUS + (0.145)*FYN + (0.1619)*HOMER3 + (0.0388)*MAPT + (0.082)*MYC + (0.1419)*NCK1 + (0.3473)*SFPQ + (0.1166)*SYN1(圖7D)。ESCA的風險評分= (0.4195)*DAXX + (0.4709)*FMR1 + (0.2345)*GATA2 + (0.0365)*IPO5 + (0.1818)*MAPT + (0.6283)*NPM1 + (0.0282)*TNPO1(圖7E)。STAD的風險評分= (0.1379)*CSTF2 + (0.0593)*LBR + (0.3102)*SURF6 + (0.137)*SYN1 + (0.0395)*SYN2 + (0.0804)*YTHDF2(圖7F)。然后根據整個樣本簽名的中位數將消化系統腫瘤分為風險評分高組和低組。結果顯示，高危組的OS比低危組短 (圖7D , F)。此外，作者接下來對建立的CRC、STAD和ESCA評分進行了時間依賴性ROC分析(圖7G, I)。在1、3和5年OS時，CRC模型的AUC值分別為0.691、0.643和0.653(圖7G)。STAD在1-、3-和5年OS時的AUC值分別為0.716、0.793和0.730(圖7H)。ESCA的模型在1年、3年和5年OS的AUC值分別為0.662、0.625和0.511(圖7I)。

The Levels of LLPS Regulators Signature Associated With Immune Infiltration

與免疫浸潤相關的LLPS調控因子水平

很少有研究報道TME浸潤免疫細胞與LLPS調控基因的關系。在本研究中，作者研究了LLPS調節基因在TME中的作用。作者利用CIBERSORT方法分析了LLPS調控因子特性中免疫細胞成分的變化，并首次系統地揭示了LLPS調控基因可能與免疫細胞浸潤有顯著相關性。如圖8所示，結果顯示LLPS調控因子簽名評分與COAD中CD4 ⁺ T細胞浸潤、中性粒細胞浸潤、巨噬細胞浸潤和髓樣樹突狀細胞浸潤水平顯著正相關(圖8A)。結果顯示，LLPS調控基因模型評分與STAD中B細胞、CD4 ⁺ T細胞浸潤、CD8 ⁺ T細胞浸潤、中性粒細胞浸潤、巨噬細胞浸潤、髓樣樹突狀細胞浸潤水平顯著正相關(圖8B)。此外，LLPS調控基因模型評分與ESCA細胞中性粒細胞和巨噬細胞浸潤水平呈正相關。此外，這些生物信息學分析與上述LLPS參與調節免疫信號的分析一致(圖8C)。這些提示LLPS模型可能預測消化系統腫瘤對免疫治療的反應。

Comprehensively Bioinformatic Analysis of LLPS Regulators in Digestive System Neoplasms

消化系統腫瘤中LLPS調控基因的綜合生物信息學分析

接下來，作者進行了KEGG和GO分析，以揭示LLPS調節基因在消化系統中的潛在作用。KEGG分析顯示，COAD中不同表達的LLPS調控基因與ErbB和T細胞受體信號通路顯著相關(圖9A)， ESCA中不同表達的LLPS調控基因與結直腸癌、ErbB信號通路、慢性髓系白血病、急性髓系白血病、子宮內膜癌、腫瘤轉錄調控失調、mRNA監測通路、化學致癌-受體激活、和RNA轉運(圖9B)。非常有趣的是，GO分析顯示LLPS調控因子主要富集于T細胞受體信號通路、抗原受體介導的信號通路以及對T細胞激活的調控，這表明它們可能與調控COAD中的免疫應答有關(圖9C)。與此同時,也觀察到LLPS調控基因參與調控T細胞受體信號通路。此外，作者發現STAD和ESCA中的LLPS調控基因主要參與RNA代謝過程的調控(圖9D,E)。例如，STAD和ESCA中的LLPS調控基因參與調控mRNA代謝過程、RNA剪接、miRNA結合、調控RNA結合和mRNA前結合。

Construction of LLPS Regulators Signaling Network in Digestive System Neoplasms

消化系統腫瘤中LLPS調控基因信號網絡的構建

為了解LLPS調節基因如何影響消化系統腫瘤中的信號通路改變，作者構建了一個LLPS調控基因信號網絡。我研究結果表明，在COAD中，LCP2、ABL1、GRAP2、NCK1和PRNP調節T細胞受體信號;FYN、CPEB3、DLG4、EIF4EBP2、PRNP、MAPT與認知記憶相關(圖10A、C)。STAD中，CSTF2、PTBP1、HNRNPA1L2、TIA1、HNRNPA2B1、TARDBP和NUP98參與RNA剪接調控。KPNA2、MED1、HNRNPA2B1、TARDBP、NUP98和XPO1與核質轉運和核轉運的調控有關(圖10B)。在ESCA中，發現FUS、HNRNPA2B1、KPNA2、GATA3、TP53、MYC、PML、CGAS、NPM1、HNRNPA1和HNRNPD與DNA代謝過程調控有關，CSTF2、PSPC1、NONO、HNRNPA3、DAZAP1、FMR1、PTBP1、HNRNPA2B1、FUS和HNRNPD與RNA剪切有關(圖10D)。

總結

作者系統地分析了4個LLP調控因子，分析了這4個基因與消化系統腫瘤的預后、進展和腫瘤微環境的調控機制。此外，作者構建了一個預后模型，風險模型與患者地預后存在相關性，可以預測患者地預后。最后，腫瘤免疫分析結果顯示LLPS調控基因與CD4 + T細胞、中性粒細胞、巨噬細胞和CD8 + T細胞的浸潤水平顯著正相關。