转录组学和代谢组学联合分析耐辐射食管癌细胞的差异代谢途径

【作者】 王渟雅； 焦旸； 曹建平；

【机构】 苏州大学放射医学与防护学院放射医学与辐射防护国家重点实验室；

【摘要】 目的利用转录组学和代谢组学联合分析常规分割照射条件下耐辐射食管癌细胞的代谢差异。方法 (1)采用TE-1食管癌细胞循环照射2Gy/Fx,根据细胞恢复状态及时调整照射频率,累计剂量达30Gy,构建食管癌耐辐射细胞株(TE-1 RR),克隆形成实验检测其放射敏感性。(2)代谢组学分析TE-1 RR与TE-1细胞的代谢产物差异。(3)转录组学分析TE-1 RR与TE-1细胞的基因表达差异。(4)针对差异基因和差异代谢物的关联分析TOP20结果绘制相关性矩阵图;计算基因表达量和代谢物响应强度数据间的相关性;进行关联网络图的绘制,最后将差异基因与差异代谢产物同KEGG数据库映射,获得它们共同参与的通路调控信息。结果 (1)克隆形成实验结果表明:TE-1 RR细胞与母本TE-1细胞的辐射增敏比为0.349,证明耐辐射细胞株构建成功。(2)LC/MS代谢组学分析结果显示:与TE-1细胞相比,TE-1 RR细胞中共有279种差异代谢物,其中100种差异代谢物下调,179种代谢物上调。对TE-1 RR与TE-1细胞进行差异代谢物的KEGG通路富集分析后,发现嘌呤、嘧啶等遗传分子及谷氨酰胺代谢途径等是耐辐射食管癌细胞中差异富集较为明显的代谢通路。(3)转录组学分析发现,493个差异基因上调,1228个差异基因下调,转录组学KEGG富集分析结果显示:血管平滑肌收缩的负调控、微小RNA、肌动蛋白细胞骨架的调节等是耐辐射食管癌细胞中差异富集较为明显的信号通路。(4)代谢组学与转录组学联合分析差异代谢产物及基因,结果显示耐辐射食管癌细胞主要在肌动蛋白细胞骨架的调节、Ras信号通路、Rap1信号通路、磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B等信号通路有富集。结论通过成功构建耐辐射的食管癌TE-1 RR细胞后,代谢组学和转录组学测序分析差异表达的代谢产物与基因。耐辐射食管癌细胞代谢以及转录水平的变化可能与肌动蛋白细胞骨架的调节、Ras信号通路、Rap1信号通路、磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B等信号通路有关。更多还原