急性髓细胞样白血病中PXK的表达及临床意义.pdf
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1、激光生物学报ACTALASERBIOLOGYSINICAVol.32 No.5Oct.2023第 32 卷第 5 期2023 年 10 月收稿日期:2023-07-10;修回日期:2023-09-07。基金项目:国家自然科学基金项目(81760490);广西自然科学基金项目(2020GXNSFDA238026)。作者简介:梁萍,实习生,主要从事肿瘤免疫研究。*通信作者:邹先琼,教授,主要从事分子免疫方面的研究。E-mail:。急性髓细胞样白血病中PXK的表达及临床意义梁萍1,2a,胡溢洪1,2b,杨雨旋1,2a,何旻蕙1,2b,韩语诚1,2b,邹先琼1,2b*(1.桂林医学院附属口腔医院,桂林
2、 541004;2.桂林医学院 a.智能医学与生物技术学院;b.基础医学院,桂林 541199)摘要:含PX结构域的丝氨酸/苏氨酸激酶基因(PXK)是一种多组织广谱表达的基因,在免疫相关疾病中发挥了重要作用。本研究的目的是通过多个数据库中的多个生物信息学方法分析PXK与急性髓细胞样白血病(AML)发生发展的相关性。利用UALCAN 数据库在线分析 PXK 在 AML 不同亚型中的表达情况;利用LinkedOmics网站分析PXK表达水平与AML临床病理特征的相关性;利用Kaplan-Meier Plotter数据库分析PXK在AML中mRNA的表达情况,并评估PXK在AML中对生存率的影响;利
3、用String和GEPIA数据库分析PXK互作蛋白网络及表达相关性;利用quanTIseq算法分析PXK基因与肿瘤浸润免疫细胞相关性;利用“xCell”R包分析PXK基因表达水平与多个免疫检查点表达相关性;利用Metascape数据库对PXK及其共表达基因进行功能富集分析,并预测其生物学功能。结果显示,PXK在多种癌症肿瘤组织中较正常组织高表达,在AML中的表达水平显著上调,并对AML患者的各临床病理特征、生存率及预后产生影响,但高表达PXK的AML患者预后较好。PXK在AML组织中高表达,并与AML的发生发展密切相关,可能是AML诊断、治疗效果及预后评估的重要指标之一。关键词:急性髓细胞样白
4、血病;PXK;表达;预后中图分类号:Q811.4 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1007-7146.2023.05.008The Expression and Clinical Significance of PXK in Acute Myeloid LeukemiaLIANG Ping1,2a,HU Yihong1,2b,YANG Yuxuan1,2a,HE Minhui1,2b,HAN Yucheng1,2b,ZOU Xianqiong1,2b*(1.Stomatological Hospital Affiliated to Guilin Medical Unive
5、rsity,Guilin 541004,China;2.Guilin Medical University a.College of Intelligent Medicine and Biotechnology;b.School of Basic Medicine,Guilin 541199,China)Abstract:PX domain containing serine/threonine kinase(PXK)is a multitissue,broad-spectrum expressed gene that plays an important role in immune-rel
6、ated diseases.The objective of this study was to analyze the relationship between PXK and the development of acute myelocytic leukemia(AML)by using bioinformatics methods in multiple databases.The UALCAN da-tabase was utilized to conduct an online analysis of PXK expression in various subtypes of AM
7、L.LinkedOmics was utilized to analyze the correlation between the expression level of PXK and the clinicopathologic features of AML.The Kaplan-Meier Plot-ter database was used to analyze the mRNA expression of PXK in AML and to evaluate the effect of PXK on survival in AML.PXK interacting protein ne
8、twork and expression correlation were analyzed by String and GEPIA databases.The correlation be-tween PXK gene and tumor infiltrating immune cells was analyzed by quanTIseq algorithm,and“xCell”R package was used to analyze the correlation between PXK gene expression and multiple immune checkpoints.P
9、XK and its co-expressed genes were functionally enriched in the Metascape database to anticipate their biological roles.The findings revealed that PXK was highly expressed in various cancer tumor tissues when compared to normal tissues,and the expression level of PXK in AML was sig-451第 5 期急性髓细胞样白血病
10、(acute myelocytic leukemia,AML)是一种特征为骨髓谱系异常分化的母细胞的克隆扩张的骨髓恶性疾病 1。未成熟髓细胞增殖的后果包括未成熟祖细胞(母细胞)的积累、正常造血功能的受损,从而导致严重感染、贫血和出血2。每年的AML患者新增数量可达20 050例,易复发导致高死亡率3,其凶险程度可见一斑。成人急性白血病最常见的形式是AML4,其生存期最短,5年生存率为24%,其病因是异质性的,其中部分患者与之前接受治疗、从事职业或暴露于环境中的DNA损伤药物有关,但大多数AML病例的病因仍不明确1。目前,大多数肿瘤都采用手术和放化疗的方法。AML的标准诱导治疗方案是“3+7”,
11、即蒽环类药物结合阿糖胞苷,对于挽救性治疗,可以选择靶向治疗联合强化疗方案5。然而,放化疗极易损伤患者周围健康的组织,并且影响患者的身心健康。含PX结构域的丝氨酸/苏氨酸激酶(PX domain containing serine/threonine kinase,PXK)是斯洛布家族(slob family)中一类相对分子质量较大的蛋白,分子质量约为93 248 Da,在人类中其编码基因定位于3p14.3,在多种组织中表达,包括大脑、心脏、骨骼肌和外周血淋巴细胞6。PXK编码包含N端PX结构区的 578 个氨基酸残基,中心为蛋白激酶样结构域和C端WH2结构域7。PXK参与配体诱导的表皮生长因子
12、(epidermal growth factor receptor,EGFR)的内化和降解8。PXK也可以结合和调节大脑Na、K-ATP酶亚基ATP1B1和ATP1B3,参与调节电兴奋性和突触传输9。PXK与多种自身免疫性疾病有相关性,是重要的免疫疾病标志物。本研究的目的在于通过探究PXK对急性髓系白血病的发生发展作用,为AML的治疗提供新的思路和方法。1材料与方法1.1PXK在AML及在其临床亚型中的表达分析使用Kaplan-Meier Plotter数据库分析比较PXK基因在正常外周血样本和AML患者外周血样本中 mRNA 的表达量10。通过 UALCAN 数据库(http:/ualcan
13、.path.uab.edu)获得急性髓系白血病 TCGA 数据,AML 总例数为 171 例,其中 M0(n=16)、M1(n=42)、M2(n=39)、M3(n=16)、M4(n=35)、M5(n=18)、M6(n=2)、M7(n=3)。通过 UALCAN 数据库在线分析 PXK 在 AML 不同亚型中的表达情况。1.2PXK的表达与临床病理特征之间的关系分析利用LinkedOmics网站分析PXK的表达水平与AML各临床病理特征之间的关系11。1.3PXK在AML中相关性基因分析利用UALCAN数据库对PXK的相关性基因进行分析,选取与PXK正相关的前50个基因。采用String数据库(h
14、ttps:/cn.string-db.org/)分析PXK信号转导通路,构建与其相互作用的蛋白网络,得到PXK的紧密相关基因。运用 GEPIA数据库进行相关性分析验证12。1.4PXK在AML中免疫细胞浸润水平分析应用quanTIseq算法分析PXK在AML中的免疫细胞浸润情况13。基于反卷积算法的quanTIseq可以利用bulk samples的RNA_seq数据预测肿瘤样本中不同种类免疫细胞的组成,支持包括B细胞、NK细胞、巨噬细胞、T细胞等11种类型的免疫细胞浸润水平分析14。鉴于PXK表达与免疫浸润的关联,我们接下来通过xCell R包分析研究PXK表达与免疫检查点基因表达之间的相关
15、性。1.5PXK的表达量与AML患者预后相关性分析运用Kaplan-Meier Plotter数据库分析PXK的表达水平与AML患者的预后关系 15。通过Kaplan-Meier Plotter可以检索所感兴趣的基因分析患者生存数据,进而了解患者的生存分析图形和预后信息 16。1.6PXK及其共表达基因的基因本体(GO)富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析Metascape是一款涵盖多种物种的基因组数据nificantly up-regulated,which had an effect on the clinicopathological features,surviv
16、al rate,and prognosis of AML patients,whereas the prognosis of AML patients with high PXK expression was better.PXK is highly expressed in AML tissues and is closely related to the initiation and progression of AML,which may be one of the important indicators for the diagnosis,treat-ment and prognos
17、is evaluation of AML.Key words:acute myeloid leukemia;PXK;expression;prognosis (Acta Laser Biology Sinica,2023,32(5):450-459)页眉文章标题梁萍等:急性髓细胞样白血病中PXK的表达及临床意义激光生物学报452第 32 卷和生物信息学数据的基因功能注释分析工具,可以快速进行大规模的生物信息学分析17。筛选得出PXK的主要相关基因之后,采用Metascape数据库对靶基因PXK进行基因本体(gene ontology,GO)富集分析,注释靶基因的生物学过程(biological
18、 pro-cess,BP)、细胞组分(cellular component,CC)和分子功能(molecular function,MF),确定其参与的主要代谢通路并进行京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genome,KEGG)通路富集分析18。1.7统计学方法AML与正常外周血样本中PXK基因表达,以及在AML各亚型(M0M7)中的表达差异采用t检验。PXK与主要相互作用基因的相关性和PXK基因表达与患者预后关系采用Kaplan-Meier模型进行分析。PXK表达水平与免疫细胞浸润水平的相关性采用Spearman 秩相关检验。所用数据采
19、用在线统计学分析,*P0.05,*P0.01,*P0.001,P0.05被认为差异具有统计学意义。2结果与分析2.1PXK在AML及在其临床亚型中的表达分析Kaplan-Meier Plotter数据库分析结果表明,与正常外周血样本相比,PXK基因在AML样本中明显高表达,且差异具有统计学意义(P0.05)(图1)。利用UALCAN数据库分析 PXK 在AML图1PXK在急性髓系白血病患者和正常样本中的表达情况 Fig.1PXK expression in acute myeloid leukemia patients and normal samples 不 同 临 床 亚 型 中 表 达
20、情 况,P X K 在M3 和 M2 中高表达,在M6 和M7 中表达最低。其中,M0-vs-M2(P=4.66110-2),M0-vs-M3(P=0.00810-2),M0-vs-M4(P=4.20910-2),M1-v s-M3(P=0.05810-2),M2-v s-M3(P=0.03610-2),M3-vs-M4(P=0.05110-2),M3-vs-M5(P=0.01110-2),M3-vs-M7(P=2.82110-2),表达差异具有统计学意义(图 2)。2.2PXK的表达与临床病理特征之间的关系分析PXK表达与AML的临床病理分级、临床M分期、年龄、人种等相关。PXK在不同的病理
21、分级中表现显著,stage IV期显著高于stage 期、stage 期(图3a)。在临床M分期中,M1分期的PXK表达较其他分期组显著提高(图3b)。PXK的表达随着患者的年龄增大而增高(图3c)。在临床T分期中,T2分期的PXK表达显著高于其他分期组(图3d)。在全球三大人种中,PXK 在亚洲人种的表达显著高于其他人种(图3e)。未进行放疗的患者中PXK的表达量低于放疗患者的表达量(图3f)。PXK表达与AML的种族(P=2.046)、年龄(P=-5.28510-2)、放疗(P=1.32710-1)、S分期(P=2.427)、M分期(P=1.61410-1)、T分期(P=4.75510-1
22、)相关,差异453第 5 期图2PXK表达与AML各亚型的关系Fig.2Expression of PXK in the subtype of AML具有统计学意义(P0.05)。2.3PXK与AML中相互作用蛋白的关系采用String数据库分析获得与PXK互作的蛋白网络,蛋白质互作作用(protein protein interaction,PPI)富集P=2.8110-5,差异具有统计学意义(图4)。在PPI网络中分析得出与PXK主要相互作用的有酪氨酸蛋白激酶BLK(BLK proto-oncogene,Src fam-ily tyrosine kinase,BLK)、核糖核酸酶P蛋白亚基
23、p14(ribonuclease P/MRP subunit p14,RPP14)、酪氨酸蛋白磷酸酶非受体22型(protein tyrosine phosphatase non-receptor type 22,PTPN22)、含PHD和RING 指形结构域的蛋白质1(PHD and ring finger domains 1,PHRF1)和UDP-N乙酰葡糖胺:betaGal-1,3-N-乙酰葡糖胺基转移酶2(UDP-GlcNAc:betaGal beta-1,3-N-acetyl-glucosaminyltransferase 2,B3GNT2)。同时利用GE-PIA数据库对PXK与BL
24、K、RPP14、PTPN22、PHRF1和B3GNT2分别进行相关性分析,结果显示,PXK与BLK、PTPN22、RPP14之间有显著的相关性,PXK vs BLK(P=0.045),PXK vs PTPN22(P=1.810-5),PXK vs RPP14(P=0.02)(图5)。2.4PXK基因与免疫细胞浸润水平的关系quanTIseq分析结果显示,PXK基因表达水平与多种免疫细胞类型,包括B细胞、CD8+T细胞、CD4+T细胞和巨噬细胞,存在显著的相关性(P0.05)。另外,我们发现,在急性髓系白血病中,PXK基因表达水平与CD8+T细胞的浸润程度呈现显著的正相关性(P0.001),有统
25、计学意义(图6)。在xCell R包分析中,我们选择了38个常见的免疫检查点基因,横坐标代表不同肿瘤组织,纵坐标代表不同的免疫浸润评分,不同颜色代表相关系数,负值代表负相关,正值代表正相关,相关性越强颜色越深。有趣的是,我们发现在 AML中,PXK的表达与15个免疫检查点标志物显著相关,如CD8+T细胞、CD4+T细胞、B细胞等。这些结果表明,PXK可能在AML的免疫浸润和免疫逃逸中起着至关重要的作用。2.5PXK的表达与AML患者预后的关系运用Kaplan-Meier Plotter数据库对734个样本进行总生存期(overall survival,OS)预后分析,对353个样本进行无病生存
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