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基于生物信息学和细胞实验探讨APOE在结肠癌耐药中的作用

舒若 罗华友 宋丽君 高宇 侯艳 张鑫锋 李颖

舒若, 罗华友, 宋丽君, 高宇, 侯艳, 张鑫锋, 李颖. 基于生物信息学和细胞实验探讨APOE在结肠癌耐药中的作用[J]. 昆明医科大学学报.
引用本文: 舒若, 罗华友, 宋丽君, 高宇, 侯艳, 张鑫锋, 李颖. 基于生物信息学和细胞实验探讨APOE在结肠癌耐药中的作用[J]. 昆明医科大学学报.
Ruo SHU, Huayou LUO, Lijun SONG, Yu GAO, Yan HOU, Xinfeng ZHANG, Ying LI. The Role of APOE in Drug Resistance of Colon Cancer Based on Bioinformatics and Cell Experiments[J]. Journal of Kunming Medical University.
Citation: Ruo SHU, Huayou LUO, Lijun SONG, Yu GAO, Yan HOU, Xinfeng ZHANG, Ying LI. The Role of APOE in Drug Resistance of Colon Cancer Based on Bioinformatics and Cell Experiments[J]. Journal of Kunming Medical University.

基于生物信息学和细胞实验探讨APOE在结肠癌耐药中的作用

基金项目: 国家自然科学基金(82060525)
详细信息
    作者简介:

    舒若(1976~),男,云南昆明人,医学硕士,副主任医师,主要从事胃肠道肿瘤工作

    通讯作者:

    李颖,E-mail:waterlily30@163.com

  • 中图分类号: R735.3

The Role of APOE in Drug Resistance of Colon Cancer Based on Bioinformatics and Cell Experiments

  • 摘要:   目的  通过生物信息学和细胞实验阐述APOE在结肠癌耐药中的潜在机制。  方法  从GEO数据库下载微阵列数据集GSE196900,利用在线工具GEO2R分析耐药组和对照组之间的差异表达的基因,差异基因进行基因本体论(GO)和京都基因和基因组百科全书(KEGG)途径富集分析。然后构建蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络,利用STRING数据库和Cytoscape软件鉴定枢纽基因,以评估枢纽基因在结肠癌中的预后价值。通过Western blod和qRT-pcr检测APOE表达量变化,通过Transwell检测结肠癌细胞的迁移和侵袭能力变化。  结果  GSE196900数据集中得到的差异基因通过GO 分析和KEGG富集分析发现主要集中在受体配体活性和细胞因子−细胞因子受体相互作用通路上。利用Cytoscape软件中的CytoNCA插件进行PPI构建得到10个枢纽的基因,其中,在结肠癌患者中APOE基因的表达量越高患者预后越差(P < 0.05),APOE基因过表达能显著促进结肠癌细胞的迁移和侵袭能力(P < 0.05)。  结论  APOE表达量增加能显著促进结肠癌细胞的迁移和侵袭能力,这可能是APOE基因在结肠癌患者中促进肿瘤进展的机制之一。
  • 图  1  GSE196900数据集中5-FU耐药与不耐药两组结肠癌细胞系之间的差异基因

    每个实心圆点代表1个基因,蓝色的圆点代表下调的基因,红色的圆点代表上调的基因,黑色的圆点代表两组之间没有变化的基因。

    Figure  1.  Differential genes between the two groups of colon cancer cell lines in the GSE196900 dataset,5-FU-resistant and non-resistant

    图  2  差异基因GO富集分析结果

    A:GO富集分析结果的气泡图,x轴表示每个功能术语的基因比例,y轴表示基因富集的注释项。圆圈大小代表基因数量的多少,圆圈越大,基因数目越多,圆圈颜色代表调整后P值,颜色越红,基因富集程度越高;B:GO富集分析结果的网络图,线段连接基因与富集通路,不同的颜色代表不同的富集通路。

    Figure  2.  Results of DEGs GO enrichment analysis

    图  3  差异基因KEGG富集分析结果

    A:KEGG富集分析结果的气泡图,x轴表示每个功能术语的基因比例,y轴表示基因富集的注释项。圆圈大小代表基因数量的多少,圆圈越大,基因数目越多,圆圈颜色代表调整后P值,颜色越红,基因富集程度越高;B:KEGG富集分析结果的网络图,线段连接基因与富集通路,不同的颜色代表不同的富集通路。

    Figure  3.  Results of DEGs KEGG enrichment analysis

    图  4  PPI分析的蛋白互作网络图

    注:圆圈代表蛋白,线段连接互相作用的蛋白。

    Figure  4.  Results of the protein-protein interaction network

    图  5  APOE基因表达量和结肠癌预后的评估

    A:APOE基因表达量和结肠癌患者的OS之间的关系;B:APOE基因表达量和结肠癌患者的DFS之间的关系。

    Figure  5.  Assessment of APOE gene expression and colon cancer prognosis

    图  6  Western blot检测敲低和过表达APOE基因的稳转株表达情况[($ \bar x \pm s $),n = 3]

    A:caco-2细胞敲低APOE和RKO细胞过表达APOE蛋白电泳图;B:caco-2细胞敲低APOE和RKO细胞过表达APOE蛋白表达量量化图。NC:空载病毒株,KD:敲低APOE基因稳转细胞株,OE:过表达APOE基因稳转细胞株;***P < 0.001,****P < 0.0001。

    Figure  6.  The expression of stable transformants with APOE gene knockdown and overexpression was found using Western blot [($ \bar x \pm s $),n = 3]

    图  7  qRT-PCR检测敲低和过表达APOE基因的稳转株表达情况[($ \bar x \pm s $),n = 3]

    A:caco-2细胞敲低APOE的qRT-PCR实验结果;B:RKO细胞过表达APOE的qRT-PCR实验结果。NC:空载病毒株,KD:敲低APOE基因稳转细胞株,OE:过表达APOE基因稳转细胞株;****P < 0.0001。

    Figure  7.  The production of stable transformants that overexpressed and knocked down the APOE gene was found using qRT-PCR [($ \bar x \pm s $),n = 3]

    图  8  Transwell检测敲低APOE基因之后caco-2细胞的迁移和侵袭能力[($ \bar x \pm s $),n = 3]

    A: Transwell实验评估APOE表达量对caco-2细胞迁移和侵袭的影响;B: caco-2细胞Transwell实验数据结果。NC:空载病毒株,KD:敲低APOE基因稳转细胞株;*P < 0.05,**P < 0.01。

    Figure  8.  Transwell assesses caco-2 cells’ capacity for invasion and migration following APOE gene silencing [($ \bar x \pm s $),n = 3]

    图  9  Transwell检测过表达APOE基因之后RKO细胞的迁移和侵袭能力[($ \bar x \pm s $),n = 3]

    A:Transwell实验评估APOE表达量对RKO细胞迁移和侵袭的影响;B:RKO细胞Transwell实验数据结果。NC:空载病毒株,OE:过表达APOE基因稳转细胞株;**P < 0.01,***P < 0.001。

    Figure  9.  Transwell assesses RKO cells' capacity for invasion and migration following overexpression of the APOE gene [($ \bar x \pm s $),n = 3]

    表  1  GAPDH和APOE引物序列

    Table  1.   GAPDH and APOE primer sequences

    基因 引物序列(5'-3' 长度
    GAPDH F: 5' GGAGCGAGATCCCTCCAAAAT3' 21
    R: 5' GGCTGTTGTCATACTTCTCATGG3' 23
    APOE F: 5' TTCCTGGCAGGATGCCAGGC3' 20
    R: 5' GGTCAGTTGTTCCTCCAGTTC3' 21
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