大家好，今天和大家分享的是一月份發(fā)表在Genomics(IF：3.16)雜志上的一篇文章积瞒，“Systemic analysis of the expression and prognostic significance of PAKs in breast cancer”川尖，文章中作者使用Oncomine 數(shù)據(jù)庫(kù)，并結(jié)合免疫組化標(biāo)本赡鲜，以及多個(gè)在線分析網(wǎng)站空厌，對(duì)乳腺癌中的PAKs基因家族進(jìn)行了表達(dá)以及預(yù)后指標(biāo)的系統(tǒng)分析。
systemic analysis of the expression and prognostic significance of PAKs in breast cancer
乳腺癌中PAKs表達(dá)及預(yù)后意義的系統(tǒng)分析
https://www.bilibili.com/video/BV1p54y1X7x6
一银酬、研究背景
PAK（p21活化激酶）在多種細(xì)胞過程中起到關(guān)鍵作用嘲更，在部分腫瘤中，針對(duì)PAK1的抑制劑已經(jīng)被證明對(duì)于腫瘤生長(zhǎng)有著抑制作用揩瞪，PAK1 mRNA的高表達(dá)也預(yù)示著結(jié)直腸癌赋朦，肝細(xì)胞癌，胃癌，頭頸癌和食道小細(xì)胞癌的預(yù)后不良宠哄，家族的其他成員也在其他的腫瘤研究中顯示出與預(yù)后較強(qiáng)的相關(guān)性壹将。但PAK的表達(dá)以及預(yù)后價(jià)值在乳腺癌中的研究不多，因此毛嫉，作者希望通過公共數(shù)據(jù)庫(kù)來探究PAK的mRNA表達(dá)以及蛋白質(zhì)表達(dá)水平的預(yù)后價(jià)值诽俯。
二、研究思路
三承粤、結(jié)果解析
1暴区、乳腺癌中PAKs家族mRNA與蛋白質(zhì)的表達(dá)
通過Oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)，檢測(cè)到PAKs家族在乳腺癌中與正常組織有明顯的表達(dá)差異辛臊。其中PAK1仙粱，PAK2，PAK4顯著上調(diào)彻舰，PAK3伐割，PAK5顯著下調(diào)。對(duì)于PAK6 mRNA水平刃唤，腫瘤組織和正常組織之間沒有顯著差異隔心。
隨后采用GEPIA數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行乳腺癌組織與正常組織的轉(zhuǎn)錄水平比對(duì)，發(fā)現(xiàn)PAK3下調(diào)透揣，PAK4和PAK6顯著上調(diào)济炎。另外分析了PAKs與腫瘤分期的關(guān)系。（補(bǔ)充表1）
圖1:在不同癌癥中PAK mRNA表達(dá)水平的Oncomine分析辐真。
顏色指示閾值（p值≤0.05；倍數(shù)變化≥2崖堤；基因表達(dá)差異排位(gene rank)≤10％侍咱；數(shù)據(jù)類型：mRNA）。與正常組織相比密幔，紅色框表示靶基因在腫瘤組織中的過表達(dá)楔脯，而藍(lán)色框表示該基因的下調(diào)。表達(dá)的強(qiáng)弱用顏色深淺表示胯甩。
表1：Oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)中不同數(shù)據(jù)集的PAKs基因表達(dá)差異對(duì)比數(shù)據(jù)
圖2：GEPIA數(shù)據(jù)庫(kù)中PAKs的mRNA表達(dá)水平箱線圖
2昧廷、免疫組化觀察PAKs蛋白表達(dá)并加以驗(yàn)證
作者先在HPA（Human Protein Atlas analysis）網(wǎng)站上獲得了乳腺癌中PAK家族的免疫組織切片，并在來源于90個(gè)患者的180個(gè)標(biāo)本中偎箫，檢測(cè)了PAK4乳腺癌組織以及附近的正常乳腺組織的蛋白表達(dá)木柬。
圖3：作者通過網(wǎng)站來源的免疫組化數(shù)據(jù)進(jìn)行蛋白表達(dá)的觀察
可見PAK1，PAK2淹办，PAK4在癌組織中表達(dá)升高眉枕。
圖四:樣本免疫組化結(jié)果
a圖展示了免疫組化標(biāo)本中，相比正常組織，PAK4在癌組織中過表達(dá)速挑。
b圖是所有樣本的免疫組化評(píng)分柱狀圖谤牡，可以看到兩組的表達(dá)有顯著的差異。
3姥宝、KM Plotter探究PAKs表達(dá)與預(yù)后指標(biāo)之間的關(guān)系
通過KMplotter的分析翅萤，作者發(fā)現(xiàn):
PAK4的過表達(dá)與較差的RFS有關(guān)，PAK3腊满、PAK5的表達(dá)與良好的RFS有關(guān)套么。PAK3升高與PPS不良有關(guān)。
PAK1糜烹，PAK2违诗，PAK6表達(dá)與乳腺癌患者的預(yù)后指標(biāo)沒有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
此外疮蹦，作者還進(jìn)行了PAK家族表達(dá)與不同乳腺癌亞型的預(yù)后關(guān)系:
PAK1高表達(dá)與基底樣型更長(zhǎng)的OS以及更長(zhǎng)的DMFS相關(guān)诸迟，而在管腔A型中則與較差的OS和PPS相關(guān)
PAK3的高表達(dá)與基底樣型更長(zhǎng)的OS和RFS相關(guān)，但在兩種管腔型中表現(xiàn)出相反的現(xiàn)象愕乎。
PAK4的高表達(dá)與管腔B型較差的RFS相關(guān)阵苇，PAK6的上調(diào)與基底樣型更差的RFS相關(guān)。
因此感论，作者還對(duì)不同ER / PR / HER2型的乳腺癌患者分析了PAK的預(yù)后價(jià)值:
HER2-型中绅项，PAK1的高表達(dá)與更好的RFS和DMFS相關(guān)。
HER2-和PR-型中比肄，PAK3的表達(dá)上調(diào)預(yù)示了較差的DMFS快耿。
PR +型中， 高PAK5表達(dá)預(yù)示著更長(zhǎng)的RFS;而ER-型中芳绩，高PAK5表達(dá)預(yù)示著更短的PPS掀亥。
表2：使用KM plotter對(duì)PAKs表達(dá)進(jìn)行預(yù)后分析
表3：針對(duì)不同亞型中PAKs表達(dá)與預(yù)后指標(biāo)中的分析
表4：針對(duì)不同ER / PR / HER2型的乳腺癌患者分析PAK的預(yù)后價(jià)值
4、乳腺癌中PAKs基因互作與蛋白互作分析
作者在這里使用了三個(gè)網(wǎng)頁工具分別進(jìn)行了mRNA表達(dá)相關(guān)性分析妥色，Gene層次互作分析搪花，STRING蛋白互作分子分析:
cBioPortal進(jìn)行乳腺癌組織中mRNA表達(dá)相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)PAK5-PAK1嘹害，PAK5-PAK3兩對(duì)基因表達(dá)顯現(xiàn)正相關(guān)撮竿，而PAK3-PAK4這一對(duì)基因表達(dá)顯現(xiàn)負(fù)相關(guān)。
GeneMANIA 在基因?qū)用嫔戏治隽薖AK的關(guān)系笔呀，顯示所有的PAK都有共享的蛋白結(jié)構(gòu)域幢踏，發(fā)現(xiàn)了PAK1-PAK2，PAK4-PAK5以及PAK4-PAK6之間存在物理相互作用凿可，PAK1和PAK3以及PAK3與PAK6之間有共定位的關(guān)系惑折。共表達(dá)只顯示出PAK3-PAK5的關(guān)系授账，遺傳相互作用中發(fā)現(xiàn)PAK1-PAK5的關(guān)系。
STRING ：在蛋白表達(dá)水平上鑒定PAK的相互作用惨驶，顯示PAK1在基因共現(xiàn)白热，文本挖掘和蛋白質(zhì)同源性中PAK2與PAK3的相互作用。共表達(dá)只顯示PAK1與PAK3的關(guān)系粗卜。并且發(fā)現(xiàn)PAK4在文本挖掘和蛋白質(zhì)同源性方面與PAK7（PAK5）相互作用屋确。
圖5:mRNA表達(dá)相關(guān)性分析，Gene層次互作分析续扔，STRING蛋白互作分子分析的可視化結(jié)果
5攻臀、乳腺癌患者中PAKs的遺傳改變與預(yù)后指標(biāo)的關(guān)系
作者通過使用cBioPortal分析了乳腺癌中PAKs的遺傳改變。分析結(jié)果顯示纱昧，PAKs遺傳變異的百分比分別為16.88％（187/1108）刨啸，15.87％（172/1084）， 分別為2.2％（18/817）识脆，0.85％（7/825）设联。
并使用一個(gè)數(shù)據(jù)集分析了PAK的遺傳改變頻率（PAK1，9％; PAK2灼捂，11％; PAK3离例，4％; PAK4，8％; PAK5悉稠，5％; PAK6宫蛆，5％）。
隨后作者進(jìn)行了PAKs遺傳變異病例與生存結(jié)果分析的猛。發(fā)現(xiàn)具有PAKs基因改變的病例與OS惡化相關(guān)耀盗。DFS沒有發(fā)現(xiàn)顯著差異。此外卦尊，作者還建立了PAKs和50個(gè)改變的鄰近基因網(wǎng)絡(luò)袍冷。
圖6:遺傳改變概率圖/生存分析/基因互作網(wǎng)絡(luò)
a）TCGA Provisional 數(shù)據(jù)集， TCGA PanCancer ?數(shù)據(jù)集猫牡， TCGA Cell 2015 ?數(shù)據(jù)集， TCGA Nature 2012 ?數(shù)據(jù)集中的PAKs遺傳改變邓线。
b）基于TCGA Provisional 數(shù)據(jù)集的PAK改變頻率淌友。?
c）Kaplan-Meier圖，比較有/無PAK基因改變的情況下的OS骇陈。?
d）Kaplan–Meier圖比較了有無PAK改變的情況下的DFS震庭。?
e）PAK與50個(gè)最頻繁改變的鄰近基因之間的基因-基因相互作用網(wǎng)絡(luò)。
6你雌、乳腺癌患者中PAK相關(guān)基因的功能富集分析
????????作者為了研究PAK及其改變的鄰近基因功能器联，使用Metascape分析了GO和KEGG通路二汛。
圖7 GO富集分析,KEGG富集分析以及蛋白質(zhì)富集分析結(jié)果
a-b:結(jié)果顯示前20個(gè)GO富集:
分子功能：蛋白激酶活性，Rac GTPase結(jié)合拨拓，ephrin受體結(jié)合肴颊。
細(xì)胞成分：粘著斑。
生物學(xué)過程：Fc受體信號(hào)通路渣磷，轉(zhuǎn)移酶活性的正調(diào)控婿着，跨膜受體蛋白酪氨酸激酶信號(hào)通路，凋亡信號(hào)通路醋界，蛋白自磷酸化竟宋，免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)細(xì)胞表面受體信號(hào)通路，參與吞噬作用形纺，DNA生物合成過程的正向調(diào)節(jié)丘侠，蛋白水解的正向調(diào)節(jié)，凋亡過程的正向調(diào)節(jié)逐样，肽基酪氨酸磷酸化蜗字，肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架組織，生長(zhǎng)調(diào)節(jié)官研，心臟發(fā)育秽澳，對(duì)有機(jī)氮化合物的細(xì)胞反應(yīng)。
c-d:排名前9位的KEGG途徑是ErbB信號(hào)傳導(dǎo)途徑戏羽，F(xiàn)cγR介導(dǎo)的吞噬作用担神，蛋白酶體，上皮細(xì)胞的細(xì)菌入侵始花，癌癥中的MicroRNA妄讯，hippo信號(hào)傳導(dǎo)途徑，小細(xì)胞肺癌酷宵，胰島素抵抗亥贸，麻疹。
e-f:蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用富集分析浇垦，發(fā)現(xiàn)生物學(xué)功能主要與ErbB信號(hào)通路炕置，粘著斑，Ras信號(hào)通路男韧，蛋白酶體朴摊，愛潑斯坦-巴爾病毒感染等有關(guān)。
小結(jié)
???????本篇文章也是比較簡(jiǎn)單的單基因表達(dá)結(jié)合臨床的套路此虑，作者先利用Oncomine數(shù)據(jù)篩選出PAKs基因家族在乳腺癌中差異表達(dá)甚纲，再利用GEPIA比較乳腺癌與正常組織PAKs的轉(zhuǎn)錄水平。通過HPA網(wǎng)站上的免疫組化數(shù)據(jù)觀察乳腺癌中的PAKs家族蛋白表達(dá)朦前，并用自己的標(biāo)本做了免疫組化的驗(yàn)證介杆。隨后使用KM Plotter網(wǎng)站進(jìn)行了多種情況下PAKs表達(dá)與預(yù)后指標(biāo)的相關(guān)性分析鹃操，之后利用cBioPortal計(jì)算乳腺癌浸潤(rùn)癌PAKs mRNA表達(dá)相關(guān)性、GeneMANIA分析PAK基因水平關(guān)系春哨、STRING構(gòu)建PAKs蛋白家族相互作用PPI網(wǎng)絡(luò)荆隘。文章還分析了遺傳改變與預(yù)后指標(biāo)的關(guān)系，同樣是使用了cBioPortal以及KMPlotter網(wǎng)站進(jìn)行悲靴，文章最后使用了metascape網(wǎng)站進(jìn)行PAK基因家族功能富集分析臭胜，并構(gòu)建了通路相關(guān)的蛋白互作網(wǎng)絡(luò)。整篇文章相對(duì)而言實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單癞尚，也沒有任何需要代碼的步驟耸三，文章除了一組免疫組化的圖片及統(tǒng)計(jì)圖表，所有圖例都來自于在線的工具浇揩。
還是和往常一樣仪壮，后臺(tái)回復(fù)「55a」，即可獲取今天小編為大家解讀的文獻(xiàn)胳徽。本期的分享就到這里啦积锅，一起期待下一期的精彩分享吧~
