前言
 摘要蛋白激酶和磷酸酶的異常激活與各種腫瘤發(fā)生有關，包括肝細胞癌 (HCC)。晚期 HCC 患者接受全身治療，比如使用延長總生存期的酪氨酸激酶抑制劑。研究蛋白激酶信號傳導的潛在機制將有助于提高 HCC 治療的療效。結合單細胞 RNA 測序數(shù)據(jù)和 TCGA RNA-seq 數(shù)據(jù)，分析了HCC 患者的蛋白激酶、磷酸酶和其他磷酸化相關基因 (PRG)。發(fā)現(xiàn)了主要在 HCC 癌癥干細胞中檢測到的 9 種高表達蛋白激酶和 PRG，包括POLR2G、PPP2R1A、POLR2L、PRC1、ITBG1BP1、MARCKSL1、EZH2、DTYMK和AURKA。TCGA 數(shù)據(jù)集的生存分析表明，這些基因與 HCC 患者的不良預后相關。進一步的相關性分析表明，這些基因參與了可能導致 HCC 發(fā)展的細胞周期相關途徑。其中，AURKA和EZH2被 Ingenuity Pathway Analysis 確定為兩個樞紐基因。AURKA 抑制劑 (alisertib) 和 EZH2 抑制劑 (gambogenic) 治療可抑制 HCC 細胞增殖、遷移和侵襲。還發(fā)現(xiàn)AURKA和EZH2在TP53-突變的HCC樣本中均高表達。  異常磷酸化過程與肝細胞癌進展有關TCGA 369例HCC+ GEO（GSE149614)中50個癌旁樣本，在 HCC 組織中鑒定出 1,477 個上調基因和 720 個下調基因，發(fā)現(xiàn)上調的基因不僅富集在細胞分裂、T 細胞受體信號通路和其他在腫瘤發(fā)生過程中已被證實的特定通路，而且還富集了一些磷酸化-相關的 GO term，包括蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶活性的負調節(jié)、細胞周期蛋白依賴性蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶活性的調節(jié)和 MAPK 級聯(lián)途徑。下調基因與蛋白激酶 B 活性的激活和磷脂酰肌醇 3-激酶信號通路的正調控高度相關。 Cox 回歸分析篩選出與預后最相關的前 500 個基因，其中 120 個和 13 個基因在癌組織中顯著上調和下調。再結合GO進行篩選，確定了 20 個與預后相關且與蛋白激酶活性和功能密切相關的 DEG，其中有 18 個磷酸化相關基因（PRGs）的表達水平在 HCC 樣本中顯著上調，2個下調。生存曲線表明，HCC上調和PRGs表達水平較高的患者預后明顯較差。其中，UCK2、MARCKSL1、NEK2、CHEK2、AURKA和DTYMK是蛋白激酶，其他的EZH2和PRC1是 PRG。此外，兩個 HCC 下調基因（SLC11A1和ADRA2B）在 HCC 樣本中顯示出顯著下調。這些基因的異常表達可能會導致 HCC 進展相關基因的磷酸化失調，從而促進腫瘤發(fā)生和腫瘤發(fā)展。推測這些重要基因可能參與蛋白質磷酸化，影響下游磷酸化相關通路，進而促進HCC的發(fā)生和發(fā)展。  scRNA-Seq 數(shù)據(jù)集表明 PRG 在癌癥干細胞中的高表達下載了 HCC 的 scRNA-seq 數(shù)據(jù) (GSE149614)，其中包含來自 10 名患者的原發(fā)性腫瘤、門靜脈癌栓 (PVTT)、轉移性淋巴結和非腫瘤肝臟對照。確定了 12 種主要細胞類型，包括 CSC、腫瘤增殖細胞、骨髓細胞、CD4+ T 細胞、CD8+ T 細胞、Treg 細胞、HSC、B 細胞、NK 細胞、漿細胞、惡性細胞和內皮細胞。 之前看所有 18 個 HCC 上調和 PRGs 都與預后不良相關，為了研究它們在 HCC 中的潛在位置，使用了 scRNA-seq 數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn) 18 個 HCC 上調和 PRGs 主要在腫瘤相關細胞中表達，但不在免疫細胞中。在所有腫瘤相關細胞，如惡性細胞和芽肝細胞中，一定程度上都會檢測到一些PRGs的表達。 一共確定了九個（DTYMK , EZH2 , ITGBP1 , POLR2G , POLR2L , PPP2R1A , PRC1、AURKA和MARCKSL1 ) 在 Cancer stem cells (CSCs) 中顯著高表達的基因。進一步檢查了它們在 HCC CSCs 中的表達。有趣的是，在所有 2795個 EPCAM + 肝 CSCs 中，大多數(shù)至少表達 9 個基因中的一個，而只有 106 個細胞僅表達EPCAM，這表明 9 個 PRGs 在肝 CSCs 中的關鍵作用。  PRGs 的表達與腫瘤分級和淋巴結轉移狀態(tài)有關在高表達的重要PRGs中， POLR2G、PPP2R1A、POLR2L、PRC1、ITGBP1、MARCKSL1、EZH2、DTYMK和AURKA的表達水平增加伴隨著腫瘤分級的增加，這表明這些基因的RNA豐度與較高的腫瘤等級和較低的腫瘤分化水平呈正相關。此外，淋巴結轉移狀態(tài)高，POLR2G、PPP2R1A、POLR2L、PRC1、ITGB1BP1、MARCKSL1、EZH2、DTYMK和AURKA的表達水平越高，說明了這些基因與淋巴結轉移的潛在關系  PRGs 參與 HCC CSCs 的細胞周期轉變為了探索磷酸化相關基因如何影響HCC進展的可能機制，預測了每個重要PRG的共表達基因 發(fā)現(xiàn)不同的 PRG 在網(wǎng)絡中共享許多相關基因，這些基因在細胞分裂、有絲分裂核分裂和 DNA 復制中富集，表明PRGs可能通過調節(jié)細胞周期相關基因如TOP2A、UBE2C和CENPN的表達來介導腫瘤干細胞的多種生物學過程。 UBE2C、TOP2A和AURKA的表達水平之間以及TUBB、UBE2T和MARCKSL1 的表達水平之間存在很強的相關性，表明UBE2C和TOP2A以及TUBB和UBE2T可能作為AURKA的潛在靶標并調節(jié)細胞周期   |
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