前列腺癌基因组学研究及雄激素信号通路在前列腺癌中作用的初探

论文摘要

前列腺癌是男性中最常见的肿瘤之一,但其发病机制到目前为止知之甚少。我们利用cDNA芯片在染色体组和基因表达两个水平上同时检测前列腺癌的异常变化,并利用实时荧光定量PCR验证芯片结果。首先,cDNA阵列比较基因组杂交在＞20%前列腺癌样本中检测到2q、3p/q、5q、6q、8q、9p、10p/q、11q、12p、14q、19p/q的扩增和1p、2p、4q、6p/q、7p、11p/q、12q、17p/q、19p/q、Xp/q的缺失。由于cDNA阵列比较基因组杂交分辨率较高,可以将这些染色体畸变定位到更小的区域。比如,8q上发现了5个发生扩增的小区段。同时,我们也检测到一些新的染色体畸变,如Xq21.33-q22.2上的缺失。表达谱分析发现了一些可能在癌变中起重要作用的生物过程,如第二类主要组织相容性抗原（MHC ClassⅡ）分子介导的外源抗原递呈和蛋白泛素化等。进一步,我们对cDNA阵列比较基因组杂交和cDNA阵列表达谱数据进行了整合,发现两组数据呈弱正相关,反映出DNA拷贝数可能并不是影响基因表达的决定性因素。另外,53个基因的表达被发现可能直接受到染色体畸变的影响,包括Ras超家族和MHC家族的多个家族成员。这53个基因参与的生物过程非常多样化,所以我们推测尽管从整体上来看染色体畸变对基因表达的直接影响较小,但是这种影响的范围可以通过间接调控的方式而得以扩大。由于染色体畸变对基因表达的影响力比较持久,所以前述53个基因可能在前列腺癌变过程中发挥了很重要的作用,值得我们进一步研究。综合以前文献报道,雄激素信号通路不仅对于前列腺癌细胞的生长极其重要,而且在前列腺癌细胞的雄激素依赖性转变过程中扮演着相当关键的角色。但到目前为止,关于雄激素信号通路特别是雄激素调控基因的信息多散见于文献资料当中,并没有一个全面的资料库来收集整理。为了以后更好的开展前列腺癌研究工作,我们构建了雄激素应答基因数据库。我们以PubMed文献资源为基础,收集了超过6000条文献记录,经过人工筛选6000多篇文献摘要,946篇文献被选中精读原文。最终,3049个基因被收录到数据库中,这些基因均被实验证实受到雄激素的调控。对其中的每一个基因,我们都从相关参考文献中收集整理了雄激素调控实验的重要细节,包括基因表达改变的方向、基因对雄激素刺激的应答时间、测试的雄激素应答序列、试验组织或细胞的类型、实验方法、雄激素种类和浓度等,以方便其他研究人员根据自己的标准来评估数据。进一步,数据库整合了多个完备的注释系统,包括美国国立生物技术信息中心（National Centerfor Biotechnology Information）、Gene Ontology、京都基因与基因组百科全书通路（Kyoto Encyclopedia Genes and Genomes Pathway）,试图揭示雄激素应答基因的生物学特征和意义。雄激素应答基因网站主要由4个模块构成,包括浏览（Browse）、检索（Search）、元件扫描（Element Scan）和递交（Submission）。网站界面友好,并且允许免费访问http://argdb.fudan.edu.cn。我们对雄激素应答基因数据库收集的数据进行了初步分析,发现很多疾病发生途径在雄激素应答基因中富集,例如前列腺癌变途径。在数据库所收集的雄激素应答序列的基础上,我们重新鉴定了这些序列的基序,所发现的雄激素应答基序与以前的报道基本一致,并且同时发现基序右侧半位点序列的保守性比左侧半位点强。所有分析结果均放在雄激素应答基因网站上以供浏览。总的来说,雄激素应答基因数据库提供了一个统一存储、检索和更新雄激素应答基因的途径。我们利用雄激素应答基因数据库进一步对我们的前列腺癌芯片数据进行了分析,发现了在前列腺癌样本中差异表达或在雄激素依赖性与非依赖性前列腺癌样本间差异表达的雄激素信号通路基因。这些受雄激素调控的基因很可能在前列腺癌发生发展,特别是雄激素依赖性转变过程的初期就扮演着关键角色。我们将继续对这这些基因进行深入的研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 英文缩写
• 第一章 综述
• 1.1.前列腺癌研究进展
• 1.1.1.前列腺癌的分类
• 1.1.2.前列腺癌的诊断
• 1.1.3.前列腺癌的治疗
• 1.1.4.前列腺癌的分子发病机制
• 1.2.雄激素信号通路研究进展
• 1.2.1.雄激素受体的结构特点
• 1.2.2.雄激素信号通路
• 1.2.3.雄激素信号通路的生物学意义
• 1.3.生物信息学在基因组研究中的应用
• 1.3.1.基因芯片技术
• 1.3.2.生物学数据库
• 第二章 利用cDNA芯片并行检测前列腺癌染色体畸变和基因表达变异
• 2.1.材料与方法
• 2.1.1.实验材料
• 2.1.2.实验方法
• 2.2.结果
• 2.2.1.cDNA芯片平台的可靠性
• 2.2.2.前列腺癌常见染色体畸变
• 2.2.3.前列腺癌表达谱
• 2.2.4.基因组拷贝数与基因表达水平的总体相关性
• 2.2.5.直接受染色体畸变影响的基因
• 2.2.6.芯片数据的验证
• 2.3.讨论
• 2.4.总结
• 第三章 构建雄激素应答基因数据库
• 3.1.材料与方法
• 3.1.1.材料
• 3.1.2.方法
• 3.2.结果
• 3.2.1.数据库纵览
• 3.2.2.GO功能、GO过程和KEGG通路在雄激素应答基因中的富集
• 3.2.3.雄激素应答序列的基序
• 3.2.4.受雄激素调控的前列腺癌差异表达基因
• 3.3.讨论
• 3.3.1.雄激素应答基因数据库的特点及雄激素直答基因的生物学特征
• 3.3.2.雄激素信号通路在前列腺癌发生发展中的作用
• 第四章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 附录
• 致谢