摘要：目的" 通過生物信息學方法分析SERINC2在宮頸癌中的表達及其功能特性。方法" 利用基因表達譜數(shù)據(jù)動態(tài)分析（GEPIA）探究SERINC2基因在宮頸癌及癌旁組織的表達，評價其與宮頸癌患者的生存預(yù)后關(guān)系；并在人蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫（HPA）中獲取SERINC2蛋白在宮頸癌和癌旁組織的表達情況；基于Ualcan數(shù)據(jù)庫分析SERINC2甲基化水平與宮頸癌臨床病理特征之間的相關(guān)性；利用Linked Omics數(shù)據(jù)庫探索SERINC2的共表達基因，并進一步分析SERINC2基因在宮頸癌發(fā)展過程中可能參與的信號調(diào)控通路。結(jié)果" 宮頸癌組織中SERINC2基因表達高于癌旁組織（P＜0.05），且與患者不良預(yù)后相關(guān)。宮頸癌組織中的SERINC2甲基化水平低于癌旁組織（P＜0.05）。共表達結(jié)果分析顯示，GALE、GPRC5A、TINAGL1、C9orf167和CAP1等基因與SERINC2表達呈正相關(guān)，SCML2、KDM2B、GLS2、ARHGAP19和SCAL等基因與其表達呈負相關(guān)（FDR＜0.05）；SERINC2基因參與了半乳糖代謝、氨基糖和核苷酸糖代謝、聚糖的合成和降解等一系列與糖代謝相關(guān)的過程（P＜0.05，F(xiàn)DR＜0.25）。結(jié)論" SERINC2基因在宮頸癌中高表達，與宮頸癌的發(fā)生發(fā)展及不良預(yù)后有關(guān)，SERINC2基因可能成為宮頸癌預(yù)后評估和治療的靶點。

關(guān)鍵詞：宮頸癌；SERINC2；甲基化；糖代謝；生物信息學分析

中圖分類號：R737.33" " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " "DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2023.14.001

文章編號：1006-1959（2023）14-0001-07

The Expression and Mechanism of SERINC2 Gene in Cervical Cancer Based on Bioinformatics Methods

LI De-yi，ZHANG Lu-yao，XU Yang，MA Xue-yan

（Basic Medical College of Dali University，Dali 671000，Yunnan，China）

Abstract：Objective" To analyze the expression and functional characteristics of SERINC2 in cervical cancer by bioinformatics.Methods" The expression of SERINC2 gene in cervical cancer and adjacent tissues was explored by Gene Expression Profiling Interactive Analysis （GEPIA）， and its relationship with the survival and prognosis of patients with cervical cancer was evaluated. The expression of SERINC2 protein in cervical cancer and adjacent tissues was obtained in the Human Protein Atlas （HPA）. The correlation between SERINC2 methylation level and clinicopathological features of cervical cancer was analyzed based on Ualcan database. Using the Linked Omics database to explore the co-expressed genes of SERINC2， and further analyze the signal regulatory pathways that SERINC2 gene may participate in in the development of cervical cancer.Results" The expression of SERINC2 gene in cervical cancer tissues was higher than that in adjacent tissues （Plt;0.05）， and it was related to the poor prognosis of patients. The methylation level of SERINC2 in cervical cancer tissues was lower than that in adjacent tissues （Plt;0.05）. The results of co-expression analysis showed that GALE， GPRC5 A， TINAGL1， C9orf167 and CAP1 were positively correlated with SERINC2 expression， while SCML2， KDM2 B， GLS2， ARHGAP19 and SCAL were negatively correlated with SERINC2 expression （FDRlt;0.05）. SERINC2 gene was involved in a series of processes related to glucose metabolism， such as galactose metabolism， amino sugar and nucleotide sugar metabolism， glycan synthesis and degradation （Plt;0.05， FDRlt;0.25）.Conclusion" SERINC2 gene is highly expressed in cervical cancer， which is associated with the development and poor prognosis of cervical cancer. SERINC2 gene may be a target for prognosis evaluation and treatment of cervical cancer.

Key words：Cervical cancer;SERINC2;Methylation;Glucose metabolism;Bioinformatics analysis

宮頸癌（cervical cancer）是常見的婦科惡性腫瘤之一，發(fā)病率位于女性腫瘤的第2位[1]。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，目前全世界每年新發(fā)病例約57萬例，死亡病例約31萬例，其中我國每年宮頸癌新發(fā)病例約為9.89萬例，死亡病例約為3.05萬例[2]。宮頸癌的治療方法很多，手術(shù)適合于早期患者，化療主要與放療結(jié)合，靶向治療目前還處于探索階段，且用于晚期或復(fù)發(fā)宮頸癌的治療，整體預(yù)后仍不樂觀[3]。因此，尋找宮頸癌的預(yù)后標志物和對其潛在治療靶點的探索具有重要意義。Serine Incorporator（SERINC2）是跨膜蛋白SERINC家族的成員，在哺乳動物細胞中具有高度保守的特征，可將絲氨酸整合到膜脂中[3]。SERINC2在調(diào)節(jié)磷脂酰絲氨酸和鞘脂分子等多種膜脂的生物合成中發(fā)揮重要作用[4]，而磷脂酰絲氨酸和鞘脂在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中起關(guān)鍵作用，比如在凋亡膠質(zhì)瘤細胞膜上磷脂酰絲氨酸可以影響小膠質(zhì)細胞的吞噬作用[5]。已有研究報道[6]，敲除SERINC2基因可抑制肺腺癌細胞的增殖、遷移和侵襲。但SERINC2基因在宮頸癌中的作用尚未不清楚，基于此，本研究利用生物信息學方法，分析SERINC2基因在宮頸癌發(fā)生過程中的潛在機制，現(xiàn)報道如下。

1資料與方法

1.1 GEPIA數(shù)據(jù)庫" GEPIA（http：//gepia.cancer－pku.cn/）數(shù)據(jù)庫是在線進行基因表達差異分析和預(yù)后分析的平臺。本研究通過GEPIA分析TCGA和GTEx聯(lián)合數(shù)據(jù)庫中宮頸癌組織和癌旁組織樣本之間SERINC2轉(zhuǎn)錄水平，在“Expression DIY”模塊中選擇“BoxPolt”組輸入“SERINC2”選擇“CESC”得出SERINC2在宮頸癌組織和癌旁組織樣本之間SERINC2轉(zhuǎn)錄表達水平，同時利用數(shù)據(jù)庫中“Survival：Survival Plots”模塊分析SERINC2基因?qū)m頸癌患者生存預(yù)后的影響。

1.2 HPA數(shù)據(jù)庫" 人蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫[HPA（http：//www.proteinatlas.org/）]，該數(shù)據(jù)庫涵蓋了蛋白組學、轉(zhuǎn)錄組學以及生物學數(shù)據(jù)，可獲取某種蛋白在細胞或組織中的表達情況。本研究借助該數(shù)據(jù)庫檢索SERINC2基因表達情況，在搜索欄中輸入SERINC2，得到該基因在組織、細胞和腫瘤中的表達情況，分別選取宮頸癌和宮頸組織，提取出該基因在宮頸癌組織和癌旁組織免疫組化數(shù)據(jù)。

1.3 UALCAN數(shù)據(jù)庫" 在UALCAN（http：//ualcan.path.uab.edu）數(shù)據(jù)庫分析公開癌癥組學數(shù)據(jù)（TCGA，MET500和CPTAC）中SERINC2基因甲基化水平與年齡、腫瘤分期、腫瘤分級等臨床病理特征的相關(guān)性。在搜索框中輸入“SERINC2”并選擇宮頸癌，得到SERINC2甲基化水平及與宮頸癌的腫瘤期別、患者年齡、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤級別、腫瘤類型的相關(guān)性。

1.4 Linked Omics數(shù)據(jù)庫" 使用Linked Omics（http：//www.linkedomics.org/login.php）數(shù)據(jù)庫進行共表達基因分析。用LinkFinder模塊分析與SERINC2相關(guān)的差異表達基因。利用LinkInterpreter模塊的GSEA富集分析SERINC2相關(guān)的信號通路，篩選條件為P＜0.05且錯誤發(fā)現(xiàn)率（FDR）＜0.05，進行500次模擬，并分析SERINC2相關(guān)基因的細胞定位和主要參與的生物學過程。

1.5統(tǒng)計學方法" 采用配對t檢驗分析宮頸癌和癌旁組織中SERINC2mRNA的表達差異、預(yù)后情況以及SERINC2甲基化與宮頸癌患者臨床病理特征的相關(guān)性。Pearson相關(guān)檢驗統(tǒng)計分析SERINC2相關(guān)的差異表達基因。

2結(jié)果

2.1 SERINC2基因在宮頸癌組織和癌旁組織的差異性表達" SERINC2在膀胱尿路上皮癌、乳腺癌、宮頸癌、膽管癌、結(jié)腸癌、食管癌、多形性膠質(zhì)母細胞瘤、頭頸癌、肝癌、肺癌，直腸癌、胃癌、甲狀腺癌、子宮內(nèi)膜樣癌中呈高表達（P＜0.05），見圖1。在GEPIA數(shù)據(jù)庫中分析306例宮頸癌組織和13例癌旁組織的SERINC2基因的表達水平，結(jié)果顯示與癌旁組織相比，SERINC2基因在宮頸癌組織中表達升高（P＜0.05），見圖2。

2.2 SERINC2蛋白在宮頸癌組織和癌旁組織的免疫組化結(jié)果" SERINC2蛋白在宮頸癌組織中的染色陽性率＞75%，染色強度高，而在癌旁組織染色陽性率為25%～50%，染色強度較弱。免疫組化染色結(jié)果顯示，相較于正常組織，SERINC2蛋白在宮頸癌組織中表達量高于癌旁組織，且主要定位于細胞質(zhì)，見圖3。

2.3 SERINC2基因表達與宮頸癌患者生存預(yù)后的關(guān)系" 在宮頸癌患者中，SERINC2基因高表達組的生存率低于低表達組（P＜0.05），見圖4。

2.4 SERINC2基因甲基化水平與宮頸癌臨床病理特征的相關(guān)性分析" 宮頸癌組織中SERINC2甲基化水平較癌旁組織降低（P＜0.05），見圖5A；隨著宮頸癌腫瘤病理分級等級增高，SERINC2甲基化水平降低（P＜0.05），其中Grade4只有一個樣本，無統(tǒng)計學意義，見圖5B；非洲裔宮頸癌患者的SERINC2甲基化水平低于亞洲裔和白種人患者（P＜0.05），見圖5C；并對SERINC2甲基化水平與宮頸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的相關(guān)性分析，結(jié)果顯示SERINC2在N1期宮頸癌組織中的甲基化水平低于N0期（P＜0.05），見圖5D；隨著宮頸癌腫瘤期別的增高，SERINC2甲基化水平呈降低趨勢（P＜0.05），見圖5E；不同年齡段中宮頸癌組織的甲基化水平亦不相同，81～100歲組患者中SERINC2甲基化水平最低（Median：0.136），其次是61～80歲組（Median：0.185），21～40歲組和41～60歲組患者SERINC2甲基化水平高于其他年齡段患者（Median：0.2、0.202）（P＜0.05），見圖5F。

2.5宮頸癌組織中的SERINC2共表達基因分析" 為探究SERINC2基因參與宮頸癌進程的潛在機制，借助Linked Omics數(shù)據(jù)庫，用火山圖呈現(xiàn)宮頸癌中與SERINC2相關(guān)的基因，其中有8316個基因與SERINC2呈正相關(guān)，11 588個基因呈負相關(guān)（FDR＜0.05），見圖6A；與該基因具有正負相關(guān)性的前50個共表達基因用熱圖展示，其中GALE、GPRC5A、TINAGL1、C9orf167和CAP1等基因與SERINC2表達呈正相關(guān)，SCML2、KDM2B、GLS2、ARHGAP19和SCAL等基因與其表達呈負相關(guān)（FDR＜0.05），見圖6B。KEEG通路富集分析顯示，SERINC2高表達組主要富集于半乳糖代謝、氨基糖和核苷酸糖代謝途徑、聚糖合成和降解等一系列與糖代謝相關(guān)的過程，見圖6C。

3討論

隨著生物信息學技術(shù)在醫(yī)學研究領(lǐng)域的運用得到廣泛發(fā)展，越來越多的課題研究人員將研究熱點放在癌癥機制和治療靶點的研究探討上，并借助各種交互式數(shù)據(jù)庫分析潛在基因靶點，繼而在細胞水平和體內(nèi)水平上驗證[7-9]。據(jù)人乳頭瘤病毒相關(guān)疾病報告顯示，宮頸癌發(fā)病率有逐年增長且年輕化的趨勢，盡管近幾十年來在腫瘤治療和臨床診斷方面取得一些進展，但復(fù)發(fā)或晚期宮頸癌患者的臨床結(jié)果和長期生存仍然較不理想[10，11]。因此，進一步探索宮頸癌的發(fā)病機制，找到更具特異性的診斷性生物標志物具有重要意義。SERINC2是SERINC跨膜蛋白家族的成員，在合成過程中將絲氨酸合并到膜脂中，在調(diào)節(jié)多種膜脂的生物合成方面具有重要功能[12]。目前，磷脂酰絲氨酸和鞘磷脂分子、磷脂酰絲氨酸[13-15]和鞘磷脂[16-18]已被證明在癌癥的發(fā)生和發(fā)展中起關(guān)鍵作用。且已有文獻報道[19，20]，敲除SERINC2基因可以抑制肺腺癌細胞的增殖、遷移和侵襲；敲除肝癌細胞中的SERINC2可以通過轉(zhuǎn)錄水平激活P21抑制肝癌細胞增殖。

本研究通過生物信息學方法分析了SERINC2基因在宮頸癌中的表達和甲基化水平以及與臨床病理特征的關(guān)系，并探討了其在糖代謝相關(guān)過程中的功能。通過檢索GEPIA和HPA數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)SERINC2基因在宮頸癌組織中轉(zhuǎn)錄表達水平和蛋白表達水平均高于正常組織，并且SERINC2基因高表達的宮頸癌患者的生存率低于低表達患者，提示SERINC2基因高表達與宮頸癌患者預(yù)后不良有關(guān)。以上結(jié)果提示SERINC2基因在宮頸癌發(fā)展過程中可能作為促癌因子發(fā)揮作用，同時可作為宮頸癌患者預(yù)后指標。DNA甲基化是一種重要的表觀遺傳修飾，與癌癥的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，其主要表現(xiàn)于啟動子區(qū)域的甲基化水平表現(xiàn)出升高趨勢，而整體的甲基化水平呈現(xiàn)下降[21]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，宮頸癌組織中的SERINC2甲基化水平低于正常宮頸組織，并且SERINC2甲基化水平與臨床病理特征相關(guān)，即隨著臨床分期和病理分級的升高，SERINC2甲基化水平呈下降趨勢，這提示SERINC2甲基化水平可能成為宮頸癌診斷、臨床分期和病理分級評估的參考指標。目前已有研究表明[22]，通過糖代謝途徑可以促進宮頸癌細胞的增殖。本研究就其所調(diào)控通路進行探究并得出該基因功能發(fā)揮主要富集于半乳糖代謝、氨基糖和核苷酸糖代謝、聚糖的合成和降解等一系列與糖代謝相關(guān)過程。另外，本研究在線分析篩選出了與SERINC2具有正負相關(guān)的共表達基因，其中GALE是與SERINC2正相關(guān)性最強的基因。GALE是半乳糖代謝過程中的關(guān)鍵酶[23]。已有研究報道[24，25]，過表達GALE可以促進甲狀腺乳頭狀癌細胞、腦膠質(zhì)瘤細胞增殖。但GALE在宮頸癌中的具體生物學作用尚不清楚，推測SERINC2可能與GALE共同參與糖代謝途徑調(diào)節(jié)宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展，SERINC2在宮頸癌中具體作用機制仍待更多研究驗證。

綜上所述，SERINC2基因在宮頸癌組織中高表達，與患者不良預(yù)后相關(guān)，參與宮頸癌發(fā)生、發(fā)展過程。本研究尚缺乏實驗基礎(chǔ)的驗證，后續(xù)還需功能性實驗增加其可靠性，期望能成為宮頸癌篩選和治療的靶點。

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收稿日期：2023-04-10；修回日期：2023-04-28

編輯/杜帆

基金項目：云南省科技廳科技計劃項目（編號：202101AU070136）

作者簡介：李得意（1996.8-），女，江蘇淮安人，碩士研究生，主要從事分子生物學研究

通訊作者：馬雪艷（1990.1-），女，云南巍山人，博士，講師，主要從事分子生物學研究