一464一 重庆医科大学学报2013年第38卷第5期(Journal of Chongqing Medical University 2013.Vo1.38 No.5) DOI:10.11699/cyxb20130504 TIAM1基因与大肠癌上皮问质转化的相关性及其 相关miRNA的生物信息学分析 付(1.北京市海淀医院病理科,北京静 ,齐鲁z,丁彦青。 510515) 100080;2.南方医科大学基础医学院病理学系,广州510515; 3.南方医科大学南方医院病理科,广州【摘要】目的:对TIAM1基因进行生物信息学分析,探讨TIAMI基因在大肠癌细胞中的生物学功能及其在细胞信号网络中的 作用。方法:通过miRNA预测工具预测与TIAM1相互作用的miRNA,通过TIAM1基因敲除的大肠癌细胞株SW480表达谱数 据分析与TIAMI基因缺失相关的miRNA。综合2种分析.挑选出最可能与TIAM1相关的miRNA。预测此miRNA的靶基因,并 对靶基因进行通路富集,富集结果与TIAM1相互作用蛋白通路富集结果进行比较。将TIAM1缺失的SW480表达谱数据比野 生型SW480表达谱数据中对数比大于1的基因集进行通路富集。对TIAM1相互作用蛋白网络中的蛋白进行通路富集。对 TIAM1间接作用于上皮间质转化(epithelial mesenchymal transition.EMT)标志物E—cadherin和Vimentin的中间传递蛋白进行 通路富集。结果:直接预测与间接预测均表明miRNA hsa—mir一340最可能与TIAM1相互作用,通过通路富集结果的比较也发现 hsa—mir一340功能上与TIAM1协同。对TIAM1缺失的SW480表达谱数据分析发现,TIAM1缺失后P53信号通路、DNA损伤的 应答反应、Toll样受体信号通路等表达上调,表明TIAM1缺失可能与抑瘤作用增强相关。对TIAM1相互作用蛋白的通路富集可 以发现TIAM1相互作用蛋白参与了细胞黏附、细胞骨架重构、细胞增殖与生长等信号通路,与肿瘤的发生发展密切相关。对 TIAM1与EMT标志物E—cadherin和Vimentin的中间传递蛋白分析发现其主要由转化生长因子一[3(transforming growth factor一13, TGF—B)受体、雄激素受体、核因子一KB(nuclear factor—KB,NF—KB)、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen—activated protein kinase, MAPK)等信号通路的成员构成。说明这些信号通路可能与TIAM1促进大肠癌EMT的发生相关。结论:预测hsa—mir一340能够 调控TIAM1的表达,TIAM1的缺失可能导致抑瘤作用增强,TIAM1相互作用蛋白与肿瘤的转移密切相关。TIAM1可能通过 TGF一13受体、雄激素受体、NF—KB、MAPK等信号通路影响EMT标志物E—cadherin和Vimentin的功能,进而促进大肠癌EMT 的发生和转移。 【关键词】TIAM1;大肠癌;转移;生物信息学 【中国图书分类法分类号】R735.3+4 【文献标志码】A 【收稿日期】2012—10—1l Relationship between TlAM 1 gene and epithelial-mesenchymal transition of colorectal cancer and bioinformatics analysis of TlAM 1 gene related—mi RNA FU】 g,QI Lu2 DING Yanqinf (』.Department Pathology,Beijing Haidian Hospital;2.Department ofPathology,School ofBasic Medical Sciences;3.Department ofPathology,Southern Hospital,Southern Medical University) 【Abstract]Objective:To explore the biological function of TIAM1 gene in colorectal cancer cells and its role in cell signaling network by doing bioinfomlatics analysis.Methods:Firstly,we forecasted the miRNA which interacted with T1AM1 by miRNA predicting tools; then analyzed the nfiRNA which related with the deletion of TIAM 1 by expression profiles of colorectal cancer cell lines SW480 with deleted TIAM1;then selected the miRNA most possibly related with TIAM1 by synthesizing the intersection of the above two analyses. We clariifed the signaling pathway participated by these target genes by predicting the target genes of hsa——mir——340 and doing pathway enrichment analysis.We made comparison between enrichment analysis results of target genes and results of proteins related with TIAM 1.We clarified the signaling pathway situation which related with the deletion of TIAM 1 by selecting the genes in sw480 cell lines with deleted TIAM1,whose expression profile logarithmic ratio was greater than l compared with that of wild type sw480 cell lines,and by analyzing the pathway enrichment of these genes.We analyzed the pathway enrichment for the protein in the protein- protein interaction network of TIAM1.We then analyzed the pathway enrichment for the protein which interacted with TIAM1 di- rectly and indirectly to epithelial mesenchynml transition(EMT)markers named E—cadherin and Vimentin.Results:Direct and indi一 作者介绍:付静.Email:yxlxfw@126.con. rect forecast demosnterated that microRNA hsa——mir——340 can interaet with TIAM1 and COOrdinate with TIAMl on the fuBe— tion.Based on the analysis of SW480 with deleted TIAM l,ex— pressions of P53 signal pathway,DNA damage response,and 研究方向:胃肠道肿瘤病理。 通信作者:丁彦青.Email:dyq@fimmu.com。 基金项目:国家自然科学基金资助项目(编号:30370649)。 重庆医科大学学报2013年第38卷第5期(Journal of Chongqing Medical University 2013.Vo1.38 NO.5) 一465一 Toll—like receptor signal pathway were up—regulated,indicating deleted TIAM1 may correlated with tumor inhibitory.According to the pathway analysis results,TIAM 1 gene participated in a lot of signaling pathways such as the cell adhesion,cytoskeleton remodeling, cell proliferation and growth,etc and was possibly related with cancer development.TIAM 1 and EMT markers E—cadhefin and Vimentin regulatory network proteins were the signaling pathway members of transforming groth wfactor—p(TGF—p)receptor,androgen recep— tor,nuclear factor—KB(NF—KB),mitogen—activated protein kinase(MAPK),etc.These signaling pathways were possibly related with the oecurrence of the EMT of colorectl cancer.Conclausions:Predicting hsa-mir-340 can regulate the expressions of TIAM 1.TIAM 1 deletion may correlate with tumor inhibitory and signaling pathway related with TIAM1 has close relationship with cancer metastasis. TIAM1 can influence the function of EMT markers E-cadhefin and Vimentin and promote the colorectl cancer occurarence and metastasis by affecting EMT signaling pathways such as TGF- ̄receptor,androgen receptor,NF—kB,MAPK. 【Key words]TIAM1;colorectal cancer;metastasis;bioinformatics TIAM1基因与多种肿瘤转移密切相关.已有研 究表明TIAM1基因的高表达与肿瘤细胞侵袭、运 动、迁移、细胞骨架重构及伪足形成相关【”。大肠癌是 大肠黏膜上皮起源的恶性肿瘤,是最常见的消化道 恶性肿瘤之一。其恶性程度较高,易经血道、淋巴道 转移。转移是大肠癌患者的主要死因。因此明确大 肠癌转移的分子机制,能够更清晰地认识大肠癌转 移的方式,更好地去寻找抑制肿瘤转移的方法。因 此研究转移相关基因TIAM1在大肠癌转移中的表 达调控,对阐明大肠癌转移机制有着重要作用。 上皮间质转化(epithelial mesenchymal transi— tion。EMT)是肿瘤转移中重要的表型变化,上皮来 源的肿瘤通过EMT可获得问叶性肿瘤的表型。EMT 可使肿瘤细胞骨架重构,极性消失,黏附能力减弱, 侵袭能力增强。研究表明,TIAM1能通过EMT促进 大肠癌的转移[2_3】,其表达会影响EMT标志物功能 变化 ,EMT的关键标志物中E—cadherin为上皮性 的标志物同,Vimentin为间叶性的标志物 。TIAM1 很可能通过影响这2种标志物的表达变化促进大 肠癌的上皮问质转化.但TIAM1并不是通过直接作 用的方式影响EMT的标志物发挥作用,而是通过 多个蛋白相互作用传递而间接地影响EMT标志物 的功能。因此。研究这些相互作用传递过程中的中 间相互作用蛋白所参与的信号通路和功能,就能阐 明TIAM1通过哪种通路传递而影响EMT标志物的 功能。因此通过分析TIAM1与EMT的分子标志物 E—cadherin和Vimentin之间的关系就能明确TIAM1 对大肠癌EMT的影响。 1材料和方法 首先通过DIANA-microT v3.0工具、miRanda工具、miRb 工具预测与TIAM1相互作用的共同miRNA。其次。对敲除 TIAM1基因的人大肠癌细胞株SW480与野生型SW480细胞 株进行表达谱芯片分析,芯片公司为上海晶泰生物技术有限 公司。其中敲除TIAM1基因的人大肠癌细胞株SW480表达 谱数据标记为SW480NULL.野生型SW480细胞株表达谱数 据标记为sw480c0NTR0L。将SW480NULL数据比SW480 CONTROL的数据中已标记的表达上调与下调的基因作为差 异表达基因,将对数化后比值为0的数据作为稳定表达基 因。将上述差异表达基因与稳定表达基因通过DIANA— microT v3.0工具对差异表达基因的3’UTR区域的核酸六聚 体的频率进行统计分析。通过多种工具的直接预测以及 TIAM1缺失相关差异表达基因集的间接预测,得到与TIAM1 最相关的miRNA为hsa—miR一340。 将SW480NULL数据比sw480c0NTR0L的数据中对数 比大于1的基因进行通路富集分析,明确与TIAM1缺失相关 的信号通路睛况。其次通过VISANT工具分析TIAM1的相互 作用蛋白,并对每个相互作用蛋白进一步展开,得到TIAM1的 间接相互作用蛋白,提取出这些直接或者间接相互作用蛋白 数据进行通路富集分析。明确TIAM1所参与的信号调控网络 所在的通路情况。通过DIANA—microT v3.0工具预测hsa— mir一340的靶基因.对靶基因进行通路富集分析,明确hsa— mir-340调控的靶基因所参与的信号通路情况。通路富集分 析工具为Gene Set Analysis Toolkit V2。 通过VISANT工具分析TIAM1与EMT标志物E—cad— herin和Vimentin之间的蛋白相互作用网络,然后将每个相互 作用蛋白进一步展开,得到更多相互作用网络,再计算TIAM1 间接地连接到E—cadhefin和Vimentin之间的多个中间蛋白 节点,将这些中间蛋白提取出来进行通路富集。明确TIAM1 影响这2种重要EMT标志物过程中所涉及的信号通路。 2结果 2.1 与TIAM1相互作用的miRNA预测结果 利用DIANA—microT v3.0 工具对TIAM1基因相互作用 miRNA进行预测.总共找到了29个miRNA,其中得分最高 的miRNA为hsa—miR一340。通过miRGenr91和miRb[ q的预测 结果均含有hsa—miR一340,说明此microRNA为3种工具共 同预测的靶向TIAM1的microRNA。 对TIAM1缺失的大肠癌细胞株表达谱数据中差异表达 一466一 重庆医科大学学报2013年第38卷第5期(Journal of Chongqing Medical University 2013.Vo1.38 No.5) 基因集的3’UTR区域的核酸六聚体的频率进行统计分析,结 通路情况,用Gene Set Analysis Toolkit V2工具得到与TIAM1 功能相关的信号通路分别为:EGFR1 signaling pathway、T cell receptor signaling pathway、B cell receptor signaling pathway、 果发现核酸六聚体频率较高的几个六聚体分别为:TTATAT、 TGT丌lA、TGT_丌A、ATGT丌、ATrrIrr、ATGT1Tr、TATATI"、T丌’ GTA、TrrATA、TGTTTA、 rrrGTA、TTATAT、TATG1Tr、TGTT— insulin signaling、MAPK signaling pathway、focal adhesion、TGF一 TA、TG1WA。对应于miRNA可以发现hsa—miR一340所含有 8 receptor signaling pathway、regulation of actin cyto—skeleton。 相应六聚体的频率很高(表1),进一步说明了TIAM1为hsa— miR一340的靶基因 2.2与TIAM1相关基因的通路富集分析结果 通过DIANA—microT v3.0工具预测hsa—mir一340的靶基 见表2。 通过比较上述2种通路富集的结果,可以发现,hsa— mir一340的靶基因所参与的信号通路与TIAM1相互作用蛋 白所参与的信号通路很相似,说明了hsa—mir一340在功能上 因。总共可以找到有3 296个核酸六聚体作用位点分别位于 1 313个靶基因中。对这1 313个靶基因通过Gene Set Analysis Toolkit V2工具综合KEGG Pathway和Wikipathways数据库 进行通路富集分析。得到的相关性较高的信号通路分别为: focal adhesion、TGF_B receptor signaling pathway、EGFR1 signal- ing pathway T cell receptor signaling pathway integrin-medi— 与TIAM1相关。这些信号通路主要参与了细胞黏附、细胞骨 架重构、细胞增殖与生长,与肿瘤的发生发展密切相关。综上 所述.通过多种分析工具的直接预测,通过TIAM1缺失的大 肠癌细胞株表达谱数据中差异表达基因集的3’UTR区域的 核酸六聚体的频率的计算,以及通过预测出的hsa—mir一340 的靶基因所参与的信号通路与TIAM1相互作用蛋白所参与 的信号通路的相似程度,预测hsa—mir-340在TIAM1基因对 ated cell adhesion、B cell receptor signaling pathway、wnt sig— naling pathway、regulation of actin cytoskeleton、MAPK signal- 大肠癌转移的作用中可能起到关键作用。 将SW480NULL数据比SW480CONTROL的数据中对数 比大于1共891个基因通过Gene Set Analysis Toolkit V2综 ing pathway。见表2。 VISANT软件可以分析蛋白间的相互作用,并且这种相 互作用均为生物学实验所证实ll1],通过VISANT软件分析 TIAM1的相互作用蛋白,并将每个相互作用蛋白展开。得到 与TIAM1直接和间接相互作用蛋白总共2 377个,对这些蛋 合KEGG pathway和Wikipathways数据库进行通路富集分 析。结果可以得出这些基因所参与的信号通路为:p53 sig— naling pathway、DNA damage response、Toll—like receptor sig- naling pathway、insulin signaling、EGFR1 signaling pathway、 白进行通路富集分析,可以明确TIAM1所参与的细胞信号 表1 差异表达基因中核酸六聚体的富集情况 Tab.1 Enrichment of nucleic acid hexamer in genes with diferent expressions 表2 hsa—mir一340靶基因与TIAM1相互作用蛋白的通路富集情况 Tab.2 Pathway enrichment of target genes of hsa-mir-340 and interacting proteins of TIAM1 hsa-mir一340靶基因通路富集情况Focal adhesion TIAM1相互作用蛋白通路富集情况 Focal adhesion TGF—B receptor signaling pathway EGFR1 signaling p ̄hway T cell receptor signaling pathway B cell receptor signaling pathway Regnlation of actin cytoskeleton MAPK sinagling pmhw ̄ TGF- ̄receptor sinalging pathway EGFR1 sinalging pathway T cell receptor signaling pathway B cell receptor sinalging pathway Regulation of actin cytoskeleton MAPK sinaglingpathway Insulin sinagling Integrin-mediated cell adhesion Wnt sinagling pathway 重庆医科大学学报2013年第38卷第5期(Journal of Chongqing Medical University 2013.Vo1.38 No.5) ...——469---—— DOI:10.1 1699/cyxb20130505 STAT3特异性抑制剂STA一2 1对乳腺癌MCF-7B细胞 增殖及凋亡的影响 白 璐 ,朱静 ,田 杰z,崔向荣 ,张春敏 ,尹耐靖 400014) (重庆医科大学附属儿童医院1.儿童发育疾病研究省部共建教育部重点实验室;2.心血管内科,重庆【摘要】目的:探讨信号传导与转录活化因子3(signal transducers and activators oftranscription 3,STAT3)特异性抑制剂STA一 21对乳腺癌MCF一7B细胞增殖及凋亡的影响。方法:空白组为单独培养MCF一7B细胞,实验组采用不同浓度STA一21作用于乳 腺癌MCF一7B细胞后,用MTI"法观察STA一21对MCF一7B细胞生长抑制的作用;流式细胞仪检测细胞周期及凋亡;Western blot检测MCF一7B细胞P—STAT3、STAT3、细胞周期蛋白D1(CyclinD1)、Bcl—xl蛋白的表达。结果:MCF一7B细胞经各浓度STA一 21(10、30、50 tLmol/L)作用后,其细胞增殖的抑制率及细胞凋亡率较空白组明显增加(P=0.000);流式细胞仪检测发现STA一21可 导致MCF一7B细胞阻滞于G1期:Western blot结果显示与空白组相比,STA一21可降低MCF一7B细胞P—STAT3、CyclinD1、Bcl— xl蛋白的表达(P=0.000),但对STAT3蛋白的表达基本无影响(P=0.367)。结论:STA一21可在一定程度上抑制MCF一7B细胞的 增殖及促进凋亡,其作用机制可能与抑制STAT3活性有关。 【关键词】MCF一7B细胞;信号传导与转录活化因子3;STA一21;抑制 【中国图书分类法分类号】R737.9 【文献标志码】A 【收稿日期】2012—12-28 作者介绍:白璐,Email:bluebmw85912@sina.coin, 研究方向:骨髓间充质干细胞瘤样转化的规避与机制研究。 通信作者:朱静,Email:zhujing310@yahoo.con.cn。 基金项目:国家自然科学基金资助项目(编号:31140035);重庆市 自然科学基金资助项目(编号:cstc201ljjA10060)。 [5]赵海燕,胡洁,王雅娟,等.Tiaml和SNAIl在结直肠癌EMT ing research communities on biological pathways[J[.Nucleic Acids Res, 2012,40(Database issue):D1301-1307. 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