研究目的:乳腺癌是一种起源于乳腺上皮组织的恶性肿瘤,是世界上最常见的癌症,也是导致女性癌症死亡的主要原因。尽管动物和临床研究表明,运动对乳腺癌患者的健康有益,但其潜在分子机制仍远未阐明。本研究通过生物信息学方法筛选有氧运动调控乳腺肿瘤组织相关的关INCB018424键基因及评估其在乳腺癌患者中的预后价值,并进一步分析探索参与有氧运动调控乳腺肿瘤组织的潜在信号通路,最终为乳腺癌的诊断、治疗及预后判断提供潜在的生物学标记物并深入了解有氧训练改善乳腺癌的分子机制。研究方法:从美国国立生物技术信息中心公共基因芯片数据平台数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)下载GSE46925数据集,包含久坐组乳腺癌组织样本及有氧运动干预组乳腺癌组织样本。使用Bioconductor公司的affy预处理核心软件包对数据进行校准、标准化和log2转换。使用Bioconductor注解包”hgu133plus2.db”将探针标识符(ID)集合转换为基因符号。使用limma软件包对久坐组和有氧运动组进行分析,获得差异表达基因。筛选标准为:|Log Fold Change(FC)|≥0.3,P<0.05。为研究差异基因的生物学功能,g:Profiler(https://biit.cs.ut.ee/gprofiler/gost)被用来进行GO(Gene Ontology)术语富集分析(http://geneontology.org/)。应用KOBAS (http://kobas.cbi.pku.edu.cn/)数据库对差异基因进行信号通路富集分析,其标准为"The co寻找更多unt>2,P<0.05";使用STRING在线数据库(STRING,http://string-db.org/)构建由差异基因编码的蛋白质互作网络(Protein-Protein Interaction Networks,PPI)。选取置信度为0.15的PPI,使用Cytoscape(版本:3.2.0)进行重构,通过等级过滤器筛选出前10个节点,然后使用Cytoscape的Cytohubba插件进行数据可视化。等级高的差异基因将被认为是中枢基因,可能在运动介导的调节过程中发挥关键作用。PPI网络中同一模块中的蛋白质通常通过共表达参与相同的生物学过程和功能。在本研究中,我们使用Cytoscape的MCODE插件从PPI网络中挖掘得分>10的模块。之后使用g:Profiler(https://biit.cs.ut.ee/gprofiler/gost)对在此模块的基因进行GO功能富集,应用KOBAS(http://kobas.cbi.pku.edu.cn/)对基因进行KEGG通路分析。利用Cytoscape的iRegulon插件对关键基因的转录因子进行预测。参数设置如下:同源基因间最小同源性为0.05;主题相似度的最大错误发现率为0.001;归一化富集分数>4的”基因—转录因子对”保留。最后,使用Kaplan-Meierplotter对m RNA乳腺癌数据库评估关键基因在乳腺癌患者中的预后价值。研究结genetic introgression果:179个差异表达基因被筛选出来。其中,82个下调基因,97个上调基因。功能富集分析表明,差异基因主要参与细胞和生物过程的调节,有机物代谢过程以及对刺激的反应过程。PPI网络显示关键基因包括ERBB4,EDN1,BSN,GUCY1A3,MYO1G,GABBR1,RASL10B,FRMPD4,PAX2,ARL6。Module网络分析表明,这些基因主要与视网膜代谢过程,茉莉酸刺激的细胞反应,对营养水平的反应,酸分泌等代谢,并参与了类固醇激素生物合成、细胞色素P450代谢、IL-17信号通路、干细胞多能性调控信号通路、细胞粘附分子通路。转录因(transcription factor,TF)网络分析显示:TAL1,FOXO1,EP300,KDM4E,SMARCB1,TBL1XR1是潜在的关键调节因子。对关键基因进行生存分析表明:ERBB4,BSN,GABBR1,FRMPD4和PAX2与乳腺癌患者无复发生存相关。研究结论:有氧运动可能会通过关键转录因子(TAL1,FOXO1,EP300,KDM4E,SMARCB1,TBL1XR1)调控相关关键基因(ERBB4,EDN1,BSN,GUCY1A3,MYO1G,GABBR1,RASL10B,FRMPD4,PAX2,ARL6)的表达从而改善乳腺癌组织的代谢过程和免疫反应,提高乳腺癌患者的无复发生存率。这些发现不仅可以提高人们对有氧运动改善乳腺癌相关分子机制的认识,也为进一步的临床和亚临床研究提供了线索。同时,有必要进一步研究它们之间的关系,为有氧运动抵抗乳腺癌症发展进程提供科学依据。