基于生物信息学分析验证假尿苷酸合成酶7 对结肠癌肿瘤生物学行为的促进作用

doi:10.3877/cma.j.issn.1674-0793.2025.03.002

目的

基于生物信息学分析和临床病理资料探讨假尿苷酸合成酶7（PUS7）在结肠癌临床标本和细胞中的作用及其分子机制。

方法

从癌症基因组图谱数据库中下载包括结肠癌组织样本和正常组织样本的数据资料。随后，200 个差异表达基因通过蛋白相互作用（PPI）网络展开研究。基因表达水平通过逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）和Western blotting 检测。CCK-8 法、菌落形成实验、Transwell 法和流式细胞术分别检测细胞活性、增殖、侵袭和凋亡。

结果

PUS7 是PPI网络最重要模块中的关键基因。PUS7 在结肠癌组织和细胞系中表达上调。在60 例结肠癌患者中，PUS7 的过表达与低生存率显著相关（P＜0.05）。抑制PUS7 可显著降低细胞增殖和侵袭能力，PUS7的过表达可促进细胞增殖和侵袭能力（P＜0.05）。在PUS7 干扰或过表达的结肠癌细胞中，活化的含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3/9（cleaved caspase-3/9）、c-myc、钙黏蛋白E（E-cadherin）和波形蛋白（Vimentin）基因的蛋白水平均受到显著调控（P＜0.01）。PUS7 的过表达能够显著上调PI3K、AKT和mTOR的磷酸化水平（P＜0.01）。

结论

PUS7的过表达可通过激活PI3K/AKT/mTOR信号通路，上调结肠癌细胞增殖、侵袭能力并抑制细胞凋亡。

关键词: PUS7, 结肠肿瘤, 细胞增殖, 肿瘤浸润, PI3K/AKT/mTOR 信号通路, 计算生物学

Objective

To investigate the role of pseudouridine synthase 7 （PUS7） and its molecular mechanism in colon cancer clinical specimens and cells.

Methods

Data profiles including colon cancer tissue samples and normal tissue samples were downloaded from the Cancer Genome Atlas database.Subsequently， 200 differentially expressed genes were investigated by protein-protein interaction （PPI）network.RT-PCR and Western blotting were used to detect the gene expression level.CCK-8 assay， colony formation assay， Transwell assay and flow cytometry were used to detect cell activity， proliferation， invasion and apoptosis， respectively.

Results

PUS7 was a key gene in the most important module of the PPI network.The expression of PUS7 was upregulated in colon cancer tissues and cell lines.In 60 colon cancer patients， overexpression of PUS7 was significantly associated with low survival （P＜0.05）.Inhibition of PUS7 significantly reduced cell proliferation and invasive capacity， while overexpression of PUS7 promoted cell proliferation and invasive capacity （P＜0.05）.In PUS7-disrupted or overexpressed colon cancer cells， the protein levels of activated cysteine-containing aspartate protein hydrolase 3/9 （cleaved caspase-3/9）， c-myc，E-cadherin， and Vimentin were significantly regulated （P＜0.01）.Overexpression of PUS7 significantly upregulated the phosphorylation levels of PI3K， AKT and mTOR （P＜0.01）.

Conclusion

Overexpression of PUS7 can upregulate the proliferation and invasion ability of colon cancer cells and inhibit apoptosis by activating the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway.

Key words: PUS7, Colonic neoplasms, Cell proliferation, Neoplasm invasiveness, PI3K/AKT/mTOR signaling pathway, Computational biology

表1 60例结肠癌患者PUS7表达与临床病理参数的关系（例）

项目	例数	PUS7 表达		χ ²值	P值
项目	例数	低	高	χ ²值	P值
年龄（岁）				0.102	0.750
＜55	24	11	13
≥ 55	36	15	21
性别				1.451	0.228
男	27	14	13
女	33	12	21
肿瘤大小（cm）				16.876	＜0.001
＜ 5	28	20	8
≥ 5	32	6	26
肿瘤部位				0.002	0.967
直肠	46	20	26
结肠	14	6	8
淋巴结转移				0.979	0.322
无	19	10	9
有	41	16	25

表1 60例结肠癌患者PUS7表达与临床病理参数的关系（例）

项目	例数	PUS7 表达		χ ²值	P值
项目	例数	低	高	χ ²值	P值
年龄（岁）				0.102	0.750
＜55	24	11	13
≥ 55	36	15	21
性别				1.451	0.228
男	27	14	13
女	33	12	21
肿瘤大小（cm）				16.876	＜0.001
＜ 5	28	20	8
≥ 5	32	6	26
肿瘤部位				0.002	0.967
直肠	46	20	26
结肠	14	6	8
淋巴结转移				0.979	0.322
无	19	10	9
有	41	16	25

图1 差异表达基因（DEGs）和蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络的识别火山图谱中2 524 个基因显著上调，2 939 个基因显著下调，logFC＞-2 或＜2 且P＜0.05（A）；前200 个DEGs 用于构建PPI 网络（红色为下调，绿色为上调）（B）；MCODE 插件进行模块分析（C）

图2 结肠癌患者的无远处转移生存率（左）和无复发生存率（右）与PUS7 的关系

图3 PUS7 在结肠癌组织和细胞系中表达上调，并与低生存率密切相关采用RT-PCR 法检测结肠癌组织（A）和细胞系（E）中PUS7 基因的表达水平；Western blotting 检测结肠癌组织（B）和细胞系（D）中PUS7 蛋白的表达水平（B）；Kaplan-Meier 曲线分析结肠癌患者的生存率（C）；将siRNA-PUS7（PUS7 抑制，KD）和pUS7 基因（PUS7 过表达，OE）分别导入HCT116 和SW480 细胞24 h 后，Western blotting 检测PUS7 蛋白的表达效率（F），RT-PCR 法检测PUS7 基因的表达效率（G）。用GAPDH 作为负载对照；数据以表示；与对照组（NC）比较，^**P＜0.01；与实验组（Ctrl）比较，^##P＜0.01

图4 PUS7 调控HCT116 和SW480 细胞的增殖、凋亡和侵袭 CCK-8 检测含siRNA-PUS7 的HCT116 细胞活力（A）；CCK-8 检测含pcDNA3.1-PUS7 的SW480 细胞活力（B）；在具有siRNA-PUS7 的 HCT116 细胞和具有pcDNA-PUS7 的SW480 细胞中，流式细胞仪检测细胞凋亡水平（C），菌落形成法检测菌落形成数（D），Transwell 法测定侵袭细胞数（E）。数据以表示。与对照组（NC）比较，^**P＜0.01；与实验组（Ctrl）比较，^##P＜0.01

图5 PUS7 调控HCT116 和SW480 细胞增殖和侵袭相关蛋白的表达，以及PI3K/AKT/mTOR 信号通路的激活将siRNA-PUS7 和pcDNA-PUS7 分别导入HCT116 细胞和SW480 细胞。用Western blotting 检测裂解caspase-3/9、p53、E-cadherin 和Vimentin 表达水平（A），p-PI3K、PI3K、p-AKT、AKT、p-mTOR 和mTOR 的蛋白表达水平（B）。用GAPDH 作为负载对照。数据以表示。与对照组（NC）比较，^**P＜0.01；与实验组（Ctrl）比较，^##P＜0.01

图6 PI3K 抑制剂抑制PUS7 促进SW480 细胞增殖、凋亡和侵袭的作用用PI3K 抑制剂（LY294002）处理SW480细胞4 h 后，将pcDNA-PUS7 基因导入SW480 细胞。CCK-8 检测细胞24、48、72 h 存活率（A）；流式细胞仪检测细胞凋亡水平（B）；菌落形成法检测菌落形成数（C）；Transwell 法检测侵袭细胞数（D）。数据以表示。与实验组（Ctrl）比较，^**P＜0.01；与PUS7 OE 组比较，^##P＜0.01

图7 PI3K 抑制剂影响PUS7 对SW480 细胞中c caspase-3/9、p53、E-cadherin 和Vimentin 的调节作用用PI3K抑制剂（LY294002）处理SW480 细胞4 h 后，将pcDNAPUS7 基因导入SW480 细胞，Western blotting 检测caspase-3/9、p53、E-cadherin 和Vimentin 的表达水平，并绘制切割caspase-3/9、p53、E-cadherin 和Vimentin 的统计图（B～F）。用GAPDH 作为负载对照。数据以表示。与实验组（Ctrl）比较，^**P＜0.01；与PUS7 OE 组比较，^##P＜0.01

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Bioinformatics-based analysis to validate the promotion of tumor biological behavior of pseudouridine synthase 7 in colon cancer

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