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很多小伙伴后台咨询，我有一个感兴趣的基因和某个癌型，不知道如何动手，推荐给大家一篇文章，如果是单基因，单癌型，可以试试模仿这个套路。 CDK5作为人肺癌肿瘤启动子的功能 细胞周期蛋白依赖性激酶5（CDK5）是细胞周期蛋白依赖性激酶家族的非典型成员，在神经系统中起着重要的作用。最近的研究表明，CDK5也与肿瘤有关。然而，目前很少有关于CDK5与癌症之间联系的潜在机制的研究。下面小编就为大家介绍一篇近期发表在Journal of Cancer杂志上的文章------ CDK5 Functions as a Tumor Promoter in Human Lung Cancer
网址：https://www.ncbi.nlm./pmc/articles/PMC6218768/ 在此研究中作者使用广泛的生物信息学数据挖掘过程来探索CDK5在癌症中的作用。作者通过数据库和体外实验探究了CDK5基因的转录，存活，功能和结构。作者发现大多数癌细胞系中CDK5表达水平较高，而肝癌和脑癌细胞系中表达水平较低。CDK5的高表达与肺癌中较短的总体存活（OS）相关。此外，CDK5的高表达水平促进肺癌细胞的增殖和转移。抑制的CDK5活性降低了CAP1的磷酸化。CDK5可能被证明是抗癌疗法的有效靶标。 下面我们就从研究背景，主要内容以及结果展示三个方面进行介绍： 研究背景：癌症是全球死亡的重要原因。 尽管标准化治疗和更好的支持治疗改善了生存期和生活质量，但晚期癌症患者的预后仍然很差。因此，重要的是研究癌症肿瘤发生和肿瘤进展的潜在机制，并鉴定可以用作药物靶标的潜在预后生物标志物。其中细胞周期的失调是癌症增殖的基础过程。细胞周期的进展受到以CDK5为主要作用的CDK的协同作用调节。CDK5在过去十年中被认为是神经元特异性激酶，因为其在有丝分裂后神经元中存在大量活化剂p35。越来越多的证据表明，CDK5的核质定位对于其多种病理和生理功能是重要的，包括诱导细胞运动，细胞凋亡，细胞周期进程，神经元迁移，神经元细胞存活，淋巴系统，血管形成和胰岛素分泌。最近的研究表明，CDK5也参与非神经细胞的一系列生物学和病理学过程，并且通常在各种癌细胞中失调。 主要内容：在本研究中，作者首先通过广泛的生物信息学数据挖掘过程探索CDK5在癌症中的作用，以找出不同癌症中CDK5的表达，然后作者预测表达水平与OS之间的关系。接下来作者分析了预测的CDK5相关性和癌症基因组学改变的蛋白质网络。最后作者进行了一些实验以验证数据库的依赖性以及CDK5与肺癌之间的联系。 结果展示： 结果一：CDK5在不同癌症中的转录水平 首先，作者分析了癌症中CDK5的mRNA表达，然后应用Oncomine数据库来检测癌症和正常临床样本中CDK5 mRNA的表达，肺癌中CDK5 mRNA的表达如表1所示。 表1：
作者以p-value<1e-4, fold="" change=""> 2为条件选择了162个数据集，包括18,295个样本。与正常组织相比，CDK5的mRNA表达在一些癌症中显著上调，而在其他癌症中下调（图1）。 图1：
结果显示CDK5在膀胱癌，乳腺癌，结肠直肠癌，头颈癌，肺癌，淋巴瘤，黑色素瘤，骨髓瘤，卵巢，子宫肌瘤，卵黄囊瘤和精原细胞瘤中高表达，并在脑，中枢神经系统（CNS）白血病和肝癌中低表达，表明CDK5的转录水平主要取决于癌症类型。 结果二：CDK5转录水平与癌症预后的关系 基于以上的结果，有必要探讨CDK5转录水平与癌症预后之间的关系，并阐明CDK5是癌症启动子还是肿瘤抑制因子。作者使用PrognoScan这个数据库来研究基因表达与患者预后之间的关系，并评估潜在的肿瘤标志物和治疗靶标。分析结果显示，对OS具有统计学意义的癌症是肺癌，皮肤癌和血癌（表2）。 表2： CDK5的高转录水平显示肺癌和皮肤癌患者的预后不良，HR分别为8.05,3.15和3.68（图2A-C），而血癌的预后良好，HR为0.38（图2D）。 图2：
为了验证Prognoscan的搜索结果，作者搜索了Kaplan-Meier数据库，以预测CDK5转录水平与癌症预后之间的关系。仅在肺癌中，CDK5与预后之间的关系具有统计学显著性（p = 0.0013; HR：1.23），CDK5的过表达与不良OS相关（图3C）。卵巢癌，乳腺癌和胃癌无统计学差异（图3A.3B.3D）。两个数据库均表明CDK5与肺癌预后不良有关。 图3：
结果三：CDK5预测蛋白质 - 蛋白质相互作用分析 STRING是一种已知用于预测蛋白质 - 蛋白质相互作用的数据库。共表达分析显示CDK5与细胞周期蛋白依赖性激酶5调节亚基1（CDK5R1 / p35），细胞周期蛋白依赖性激酶5共表达（图4）。p35和p39被广泛认为是CDK5的激活剂，p35 / CDK5复合物对神经系统的发育至关重要。MAPT被认为与神经系统极性的形成和维持有关。 图4：
作者发现上述三种蛋白（CDK5R1，CDK5R2和MAPT）与CDK5的相关性最高，因此需要进行更深入的分析。 结果四：肺癌亚型中的CDK5，p35，p39和MAPT基因组突变和CNA 由以上PrognoScan和Kaplan-Meier绘图仪数据库均显示CDK5与肺癌之间存在联系。为了进一步的研究实验提供理论依据，作者使用cBioPortal数据库的13个数据集研究了肺癌亚型（4104个样品）中的CDK5，p35，p39和MAPT基因组变化。将最小百分比改变的样品设定为1％，结果显示在图5A中。五个数据集包括肺鳞状细胞癌，非小细胞肺癌（NSCLC）和肺腺癌（肺腺癌）样本，显示基因改变率从5.7％到7.9％不等。作者应用OncoPrint数据库来探索每个基因的特定改变（图5A）。
结果显示，肺鳞状细胞癌中CDK5，CDK5R1，CDK5R2和MAPT基因的改变百分比在个体基因中为1.1％至3.0％（CDK5,2.2％; CDK5R1,1.1％; CDK5R2,2.2％; MAPT，3.0％）。 这些变异包括扩增，深度缺失，截短突变和错义突变（图5B）。CDK5中的第48个氨基酸易于突变，突变类型属于错义突变（图5C）。 结果五：肺癌亚型CDK5，p35，p39和MAPT的遗传分析 作者应用基因网络可进一步分析与肺癌中CDK5，p35，p39和MAPT相互作用的基因（图6）。 图6：
该网络包含54个节点，包括4个研究的基因和50个最常更改的邻居基因。颜色深度代表改变的程度。 结果六：CDK5在人类癌症细胞系中的表达。 作者在8个细胞系中检测到CDK5的表达，其包括6个人类癌症细胞系和2个正常细胞系（图7A）。结果表明，CDK5在大多数癌细胞系MCF-7，EJ，A549，PC9中的表达上调，而在HepG2中明显下调和在U87细胞系中的表达明显下调，而在正常细胞系中几乎没有检测到CDK5的表达。这表明CDK5在人肺癌细胞系中高表达。 图7：
结果七：CDK5在体外促进肺癌细胞的增殖能力 为了研究CDK5在肺癌细胞中的生物学功能，作者用CDK5 siRNA转染A549和PC9细胞，用小分子核抑制剂转染药理学抑制的CDK5。进行MTT和集落形成测定以验证CDK5在增殖中的影响。实验表明，S2干扰效果优于S1， MTT测定显示，通过CDK5 siRNA下调CDK5的表达后，显着抑制增殖（图7B）。核抑制剂会抑制A549和PC9的增殖，并显示IC50在20um和40um之间（图7C）。菌落形成测定显示相似的结果，r核抑制剂显著抑制集落形成（图7D）。 结果八：CDK5在体外促进肺癌细胞迁移 为了确定CDK5对肺癌细胞转移的影响。作者用CDK5 siRNA转染A549和PC9细胞或用CDK5特异性抑制剂roscovitine处理，然后分别在指定时间内进行侵袭和伤口愈合测定。结果显示，通过CDK5 siRNA转染的肺癌细胞将抑制细胞迁移（图8A）。 观察到CDK5抑制剂roscovitine的迁移浓度依赖性降低（图8B）。 图8：
结果九：CDK5的抑制降低了CAP1磷酸化 最近的研究结果表明CDK5是一种激酶，可使环化酶相关蛋白1上的S307 / S309调节位点磷酸化。作者通过使用CDK5抑制剂roscovitine和CDK5 siRNA进行不同测定，测试了CDK5抑制对肺癌细胞系A549中CAP1磷酸化的影响。作者发现磷酸化的CAP1（pCAP1）在用CDK5抑制剂roscovitine处理后降低，并且在肺癌细胞中通过siRNA敲低了CDK5（图9）。这些结果支持CDK5也调节肺癌细胞中的CAP1磷酸化。 图9：
结语：总之，本研究通过广泛的生物信息学数据挖掘过程探索CDK5在癌症中的作用，并寻求针对CDK5及其下游机制的新策略。CDK5可能被证明是抗癌疗法的有效靶标。 参考资料：CDK5 Functions as a Tumor Promoter in Human Lung Cancer |
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