目的 基于细胞焦亡基因构建前列腺癌(PCa)预后模型并分析其肿瘤微环境.方法 从癌症基因组图谱(TCGA)数据库中获取502例PCa患者和51例健康者的基因转录组数据、基因突变数据,提取差异表达的细胞焦亡基因.从基因表达综合(GEO)数据库中获取96例PCa患者的临床特征及细胞焦亡基因表达数据,筛选出与预后相关的细胞焦亡基因.从ImmPort数据库中下载免疫细胞数据.采用聚类分析确定PCa患者的最佳亚型分组并采用主成分分析(PCA)进行验证.对不同亚型PCa患者的差异交集基因进行基因本位(GO)功能注释和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析.将单因素Cox分析获得的显著差异表达基因纳入Lasso回归模型,获取与预后相关的基因.将PCa患者随机均等分为训练集和测试集,分别进行Lasso回归分析,根据训练集风险评分的中位值将训练集、测试集分为高风险组和低风险组.采用多因素Cox回归模型分析PCa患者预后的独立影响因素并构建预后模型.应用R语言包分析细胞焦亡基因与免疫细胞含量、干细胞含量与风险评分的相关性及高低风险组患者的肿瘤突变负荷差异.结果 差异分析获得37个显著差异表达的细胞焦亡基因.根据细胞焦亡基因的表达量及临床数据分析,获得10个与PCa预后相关的细胞焦亡基因.根据累积分布函数图的K值将PCa分为A、B、C三个亚型,且经PCA分析验证分型结果可靠.GO及KEGG富集分析结果显示,109个差异交集基因主要通过细胞外基质组织(EMO)、细胞外结构组织(ESO)、肽基酪氨酸磷酸化(PTP)、肽基酪氨酸修饰(PTM)等通路激活蛋白酪氨酸激酶(PTK)、跨膜受体蛋白激酶(TRPK)等分子功能.Lasso回归模型筛选出B细胞淋巴瘤/白血病3(BCL3)、骨形成蛋白2(BMP2)、C-C趋化因子受体5(CCR5)、几丁质酶3样蛋白2(CHI3L2)、肝癌缺失蛋白1(DLC1)、主要组织相容性复合体Ⅱ类DQ alpha2(HLA-DQA2)、分泌球蛋白家族3A成员1(SC-GB3Al)、serpin家族E成员1(SERPINE1)、溶质载体家族14成员1(SLC14A1)9个与预后相关的基因.差异分析显示,训练集与测试集预后情况大致相同,且随着风险评分的升高,患者死亡人数增加.多因素Cox分析结果显示,年龄、肿瘤分期(T分期、N分期)、风险程度均是PCa患者预后的独立影响因素.预后模型预测PCa患者第6、9、12年的生存情况与患者的实际生存情况比较相符.相关性分析显示,免疫细胞与细胞焦亡基因存在相关性(P＜0.01).对高风险组(n=376)与低风险组(n=126)进行差异分析,结果显示,高风险组患者的基质细胞评分和肿瘤突变负荷均明显高于低风险组,差异均有统计学意义(P＜0.01).干细胞含量与风险评分呈正相关(P＜0.01).结论 本文成功构建了基于细胞焦亡基因的PCa预后模型,并进行了肿瘤微环境分析,发现了 BCL3、BMP2、CCR5、CHI3L2、DLC1、HLA-DQA2、SCGB3A1、SERPINE1、SLC14A 1 9 个细胞焦亡基因,可预测 PCa 患者的预后和免疫治疗反应,有利于进一步指导临床实践.

阳离子扩散促进蛋白(cation diffusion facilitator protein,CDF)是一类重要的金属转运蛋白,对维持细胞中Zn、Fe和Mn等元素的动态平衡起着重要作用.本研究利用RT-PCR技术,从茶树中克隆得到1个CDF家族基因,命名为CsMTP1 (GenBank登录号:MN061493).该基因开放阅读框长度为1 353 bp,编码450个氨基酸,蛋白质相对分子质量为49.20 kDa,理论等电点5.99;不稳定指数为38.68,属于稳定蛋白;N端序列保守性较低,C端序列保守性相对较高;与猕猴桃(Actinidia chinensis)和木薯(Manihot esculenta)的序列相似性较高;位于细胞质膜,共含有6个跨膜结构域.系统发育树分析表明,CsMTP1与山嵛菜(Eutrema salsugineum)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、菥蓂(Thlaspi arvense)和欧洲油菜(Brassica napus)的进化关系较近,属于Zn-CDF亚族.启动子分析发现,CsMTP1启动子序列中含有多个脱落酸和茉莉酸甲酯响应元件、光响应元件及MYB结合位点.实时荧光定量PCR分析发现,高浓度A1处理条件下,CsMTP1在茶树根部和第1叶中的转录变化相反,在根中先升后降,而在第1叶中先降后升;高浓度Mn处理诱导了CsMTP1在根中和第1叶中的转录;高浓度Fe和高浓度Zn处理均抑制了CsMTP1在茶树根中的转录,并不同程度地诱导了该基因在茶树第1叶中的转录.这表明,CsMTP1对高浓度Al、Fe、Zn和Mn有不同的响应模式.酵母功能互补实验证实CsMTP1具有转运Zn的功能.

金属耐性蛋白(metal tolerance protein,MTP)通过结合流入或流出胞质溶胶中的金属来维持植物体内的金属稳态.该研究通过多种生物信息学方法鉴定并分析小麦基因组TaM TP基因,并用qRT-PCR技术分析TaMTP基因在多种重金属胁迫下的表达情况,为深入研究该家族基因对小麦生长发育的调控机理及其抗逆性提供理论依据.结果 表明:(1)TaMTPs均具有阳离子外排家族结构域,大多数成员具有锌转运蛋白二聚结构域;系统发育和聚类分析显示,TaMTP蛋白主要分为G1、G5、G6、G7、G8、G9和G12七组;基因结构和基序分析表明,TaMTP基因多具有相对保守的外显子一内含子排列和保守基序.(2)由RNA-Seq数据的基因表达谱分析发现,不同TaMTP基因都有其独特的表达机制,其中TaMTP1-1Bb和TaMTP1-1D在非生物胁迫下表达水平较高,TaMTP1-1A、TaMTP1-1Bb、TaMTP1-1D、TaMTP11-3Ab、TaMTP11-3B和TaMTP11-3D在生物胁迫下有较高的表达量.(3)qRT-PCR分析表明,当小麦遭受锌(Zn)、铜(Cu)、钴(Co)、镉(Cd)、锰(Mn)和铁(Fe)重金属胁迫时,TaMTP1-1A、TaMTP8-4A、TaMTP8一4D、TaM TP11-3Aa和TaM TP11-3B共5个TaMTP基因的表达水平增加,表明每种金属离子均可诱导这些TaM TP基因在根和叶的表达,但TaM TP1-1A和TaM TP8-4A在Fe3+与Cu2+胁迫下的表达情况完全相反,且在Fe3+胁迫下小麦叶和根组织中2个基因的表达量均很低,推测TaM TPs可能参与相应的微量元素的耐受或转运,但不同TaM TP对不同金属的转运功能存在差异.

该研究以模式物种(拟南芥、水稻、玉米)的MTP序列作为种子序列,对黄瓜MTP基因家族(CsMTP)成员进行了系统鉴定和分析;并以Zn2、Cd2+、Mn2+、Cu2+、Fe2+和Mo2+处理后的黄瓜叶片和根系为材料,对CsMTP响应金属离子的表达模式进行了研究,为探究该基因家族对黄瓜重金属胁迫调控机制提供理论依据.结果 表明:(1)黄瓜含有10个CsMTP,可进一步分为Fe/Zn-CDF(2个)、Mn-CDF(3个)和Zn-CDF(5个)三个亚家族,Mn-CDF成员含有保守基序DxxxD,Zn-CDF和Fe/Zn-CDFs成员含有保守基序HxxxD,大部分CsMTP成员含有6个跨膜结构域.(2) RNA-seq数据分析表明,CsMTP具备组织特异性表达和响应不同处理的特征,CsMTP11、CsMTP3和CsMTP7在不同组织和处理下普遍高水平表达,且外源化学试剂处理可诱导同一基因的不同表达模式.(3) RT-PCR分析表明,CsMTPs可被不同重金属离子诱导差异表达,包括不是MTP家族潜在底物的重金属.