肝癌蛋白作用分層網(wǎng)絡(luò)模型的建立及rnf43在肝癌發(fā)生發(fā)展中的作用研究

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1、浙江大學(xué)博士學(xué)位論文肝癌蛋白作用分層網(wǎng)絡(luò)模型的建立及RNF43在肝癌發(fā)生發(fā)展中的作用研究姓名：邢春陽申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：外科學(xué)指導(dǎo)教師：鄭樹森20120523浙江大學(xué)博士學(xué)位論文摘要肝癌蛋白作用分層網(wǎng)絡(luò)模型的建立及RNF43在肝癌發(fā)生發(fā)展中的作用研究浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士研究生導(dǎo)師中文摘要外科學(xué)邢春陽鄭樹森肝細(xì)胞癌(HCC)是我國常見的癌癥，位居癌癥死亡率第三位．由于肝癌細(xì)胞普遍具有高耐藥性，且肝癌發(fā)生發(fā)展是一個(gè)多基因、多途徑、多階段的復(fù)雜過程，傳統(tǒng)治療方法療效有限。只有深入了解肝癌生物學(xué)分子作用機(jī)制并從中尋找肝癌靶向治療的有效靶點(diǎn)

2、，才能從根本上達(dá)到徹底根治肝癌的目的。隨基因芯片技術(shù)和著生物信息術(shù)日新月異的發(fā)展，基因芯片在腫瘤研究領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。與此同時(shí)，對海量生物芯片實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、下載的數(shù)據(jù)庫也進(jìn)一步推動(dòng)了生物芯片技術(shù)的發(fā)展，如斯坦福大學(xué)生物芯片數(shù)據(jù)庫、GEO數(shù)據(jù)庫、弧mine數(shù)據(jù)庫等。如何有效地利用這些信息進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)挖掘并從基因組水平進(jìn)一步揭示肝癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制是目前肝癌研究領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)之一．在本研究中第一部分，我們利用蛋白相互作用分層網(wǎng)絡(luò)模型對Ch∞X肝癌芯片數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從基因組水平上嘗試著揭示肝癌發(fā)生過程中基因及其蛋白產(chǎn)物相互作

3、用機(jī)理．在第一部分基礎(chǔ)上，我們對其中一個(gè)肝癌中高表達(dá)基因?qū)?3進(jìn)行進(jìn)一步的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，利用siRNA及sllIⅢA干擾技術(shù)探索I心腰43抑制后，肝癌細(xì)胞的腫瘤生物學(xué)特性如增殖、凋亡、侵襲及成瘤性等是否發(fā)生改變，以期為下一步肝癌的分子治療尋找新的有效靶點(diǎn)．Ⅱ浙江大學(xué)博士學(xué)位論文摘要第一部分肝癌生物芯片信息學(xué)分析及肝癌蛋白作用分層網(wǎng)絡(luò)模型的建立目的：肝癌發(fā)生是一個(gè)多基因、多途徑、多階段的復(fù)雜過程，且其機(jī)制遠(yuǎn)未被完全闡明．本實(shí)驗(yàn)通過對chenx肝癌和正常肝組織生物學(xué)芯片進(jìn)行深入數(shù)據(jù)挖掘構(gòu)建具肝臟中翻譯活性的相關(guān)基因在肝癌中的表達(dá)譜，

4、對這些差異蛋白進(jìn)行功能注釋及富集分析探索在肝癌中發(fā)生增強(qiáng)的生物學(xué)通路，并通過與蛋白相互作用數(shù)據(jù)庫中的信息相結(jié)合構(gòu)建能反映肝癌生物學(xué)特征的蛋白作用分層網(wǎng)絡(luò)模型，以探索肝癌發(fā)生發(fā)展中分子作用機(jī)制．方法：選取斯坦福大學(xué)生物芯片數(shù)據(jù)庫中chenX等人發(fā)布的包含207個(gè)肝癌芯片數(shù)據(jù)。提取出其中肝癌和正常肝組織樣本的數(shù)據(jù)，結(jié)合人類蛋白表達(dá)圖譜(H啪觚proteiIlatl鵲)篩選其中在肝組織中具翻譯活性的基因，并以SAM(Si鰣fic鋤∞a叫ysisofmicr0繃ys)軟件對提取出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，篩選出在肝癌中相對正常組織高表達(dá)或者低表達(dá)的

5、基因。利用C”oscape軟件的插件：Bionetbiulder、Ne似。沌‰alyzer和Cerebeml構(gòu)建基于DIP、BIND、Prolinl(S，KEGG和HPIm數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上的的肝癌蛋白．蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)(protein．proteininteractionnervvorkPPI)．并利用DaVidGe鵬011tology功能注釋及富集分析軟件對圖譜中的蛋白功能進(jìn)行了注釋及生物學(xué)通路富集分析。結(jié)果：對chenx的芯片數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，其在肝癌組織中具有蛋白翻譯活性的基因共2617個(gè)，其中包含833個(gè)上調(diào)基因，589個(gè)下調(diào)基因，

6、26個(gè)變化不穩(wěn)定，其他1169’lH浙江大學(xué)博士學(xué)位論文摘要個(gè)基因無變化。把這些蛋白根據(jù)其細(xì)胞亞結(jié)構(gòu)定位信息不同進(jìn)行分層并結(jié)合DIP’B仆D，Prolirll【S，KEGG和HPRD數(shù)據(jù)庫建立了肝臟蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)圖。我們發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)區(qū)域高表達(dá)的蛋白多于低表達(dá)的基因，而在細(xì)胞外基質(zhì)與胞膜上情況卻剛好相反：低表達(dá)的基因多于高表達(dá)的蛋白。對這些蛋白進(jìn)行功能注釋分析發(fā)現(xiàn)，高表達(dá)蛋白主要集中在蛋白質(zhì)核轉(zhuǎn)運(yùn)等細(xì)胞生物學(xué)通路上；而低表達(dá)蛋白主要集中于與肝臟的正常功能密切相關(guān)的生物學(xué)通路上比如羧酸分解與氨基酸代謝等。此外，在對芯片數(shù)據(jù)進(jìn)

7、行挖掘的過程中，我們還首次發(fā)現(xiàn)耐盯43等基因在肝癌中高表達(dá)，為我們第二部分的實(shí)驗(yàn)指明了方向．結(jié)論：肝癌肝癌組織表達(dá)基因相互作用分層網(wǎng)絡(luò)模型可作為研究肝癌的分子生物學(xué)機(jī)制的有效工具，肝癌中基因表達(dá)及其生物學(xué)功能隨其蛋白質(zhì)細(xì)胞定位水平的不同而發(fā)生改變。【關(guān)鍵詞】肝細(xì)胞癌；蛋白作用網(wǎng)絡(luò)；基因功能注釋；基因芯片；人類蛋白表達(dá)圖譜第二部分癌基因RNF43在肝細(xì)胞肝癌中的實(shí)驗(yàn)研究目的：環(huán)指蛋白43(黜ngFhlgcrProteiIl43，對師43)是最近發(fā)現(xiàn)的環(huán)指蛋白家族新成員，其首先在直腸癌中被發(fā)現(xiàn)，且相對于正常腸組織，其在直腸癌中表達(dá)顯著增

8、高，并具有明顯促進(jìn)細(xì)胞的增殖能力．雖然砌蝦43被認(rèn)為在直腸癌里發(fā)揮著癌基因的作用，但是其在肝細(xì)胞肝癌中的功能卻一直未被研究．本實(shí)驗(yàn)擬通過體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究時(shí)師43在肝細(xì)胞癌中的生物學(xué)功能及其機(jī)制．Ⅳ浙江大學(xué)博士學(xué)位論文摘要方法：采用qRT