PGK1启动子低甲基化及PGK1介导的PDHK1磷酸化与癌症分期及预后的关联:一项TCGA泛癌分析

Associations of PGK1 promoter hypomethylation and PGK1-mediated PDHK1 phosphorylation with cancer stage and prognosis: a TCGA pan-cancer analysis

作者信息Fei Shao, Xueying Yang, Wei Wang, Juhong Wang, Wei Guo, Xiaoli Feng, Susheng Shi, Qi Xue, Shugeng Gao, Yibo Gao, Zhimin Lu, Jie He
PMID31578148
发布时间2019-10
DOI10.1186/s40880-019-0401-9

实验完整度

包含TCGA多癌种转录组、甲基化数据分析和独立队列免疫组化验证两个证据层级,并涵盖体外机制验证。

主要模型

TCGA多癌种数据集 乳腺癌等五种癌症的独立患者队列

重点核对

TCGA RNA-seq和甲基化数据来自11,908例肿瘤和1,582例配对正常组织 免疫组化队列包含818例癌症患者(乳腺癌145例,肝癌185例,肺癌179例,胃癌95例,食管癌214例) TMA切片厚度3μm,PGK1 pS203抗体稀释度1:200,PDHK1 pT338抗体稀释度1:500 统计显著性阈值为P<0.05,采用双侧检验

摘要

背景:癌细胞重新编程代谢以促进增殖。磷酸甘油酸激酶1(PGK1)作为一种糖酵解酶和新发现的蛋白激酶,协调糖酵解和线粒体代谢。然而,PGK1表达和功能在癌症进展中的临床意义尚不清楚。在此,我们研究了多种癌症类型的进展和预后与PGK1表达及其在线粒体代谢调控中的功能之间的关系。方法:我们对癌症基因组图谱(TCGA)数据集中34种癌症类型的11908份肿瘤组织和1582份配对正常组织进行了PGK1 mRNA水平和DNA甲基化的泛癌分析。使用针对PGK1 S203和PDHK1 T338磷酸化的特异性抗体,我们在来自五种癌症类型的额外818例癌症病例(含619例配对正常组织)中进行了组织微阵列免疫组织化学检测。结果:PGK1 mRNA水平在启动子区域低甲基化的情况下显著升高,并分别与15种和4种癌症类型的晚期TNM分期相关。在乳腺癌中,PGK1 mRNA水平升高和启动子低甲基化与不良预后相关。PGK1 S203和PDHK1 T338磷酸化水平呈正相关,并且与乳腺癌、肝癌、肺癌、胃癌和食管癌的较短总生存期(OS)以及乳腺癌和食管癌的晚期TNM分期显著相关。PGK1 pS203和PDHK1 pT338也是肝癌、肺癌和胃癌短OS的独立预测因子。结论:PGK1和PDHK1的表达升高、启动子低甲基化及磷酸化与多种癌症的疾病进展和短OS相关。PGK1和PDHK1磷酸化可能是潜在的预后生物标志物。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
PGK1表达、启动子甲基化及其介导的PDHK1磷酸化与多种癌症进展和预后是否相关?
核心机制
PGK1启动子低甲基化导致其mRNA水平升高,进而通过其蛋白激酶活性磷酸化PDHK1 T338,促进肿瘤进展并影响预后。
主要证据
TCGA泛癌分析显示PGK1 mRNA水平升高和启动子低甲基化与多种癌症的TNM分期及乳腺癌不良预后相关;免疫组化显示PGK1 pS203和PDHK1 pT338在肿瘤中升高且与短OS相关,并在多种癌症中为独立预后因素。
研究意义
PGK1 mRNA水平、启动子低甲基化及PGK1 pS203和PDHK1 pT338水平有望作为癌症进展和预后的生物标志物,PGK1可能成为癌症治疗的靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

TCGA数据泛癌分析

评估PGK1 mRNA水平和启动子甲基化与癌症分期及预后的关联

从TCGA下载34种癌症类型11908例肿瘤和1582例配对正常组织的RNA-seq和甲基化数据,比较肿瘤与正常组织的PGK1 mRNA表达和启动子甲基化水平。

2

独立队列免疫组化验证

验证PGK1 S203和PDHK1 T338磷酸化水平与癌症进展及预后的关联

在818例五种癌症患者样本中,利用特异性抗体通过免疫组化检测PGK1 pS203和PDHK1 pT338水平,并进行临床病理特征关联和生存分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

评估基因表达水平
评估DNA甲基化水平
评估蛋白磷酸化水平

产品清单

实验环节名称品牌货号
抗磷酸化PGK1 S203抗体Signalway AntibodySAB487P
抗磷酸化PDHK1 T338抗体Signalway Antibody#11596
识别IgG的兔单克隆抗体Cell Signaling Technologynot specified

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
TCGA数据处理
RNA-seq数据平台(Illumina HiSeq 2000)和甲基化平台(Illumina Infinium Human Methylation 450)
阅读提示:Methods:Data resource
免疫组化
抗体稀释度(抗PGK1 pS203 1:200,抗PDHK1 pT338 1:500),抗原修复条件,评分标准
阅读提示:Methods:Immunohistochemistry
组织微阵列构建
组织芯直径2mm,切片厚度3μm
阅读提示:Methods:Tissue microarray construction
生存分析
OS定义标准,K-means聚类分组方法,Cox回归包含的变量
阅读提示:Methods:Statistical analysis