1 INTRODUCTION
癌症已成为全球健康危机,深入解析癌症进展的分子机制至关重要。泛癌分析通过整合多组学数据,为揭示跨癌种的共同和特异性改变提供了强大工具。DDB1和CUL4相关因子7(DCAF7)作为WD40重复支架蛋白,是CUL4-DDB1 E3泛素连接酶的受体组分,通过调控底物泛素化参与蛋白质稳定性调节。尽管前期研究提示DCAF7在肿瘤发生中的作用,但其在泛癌范围内的系统评价和机制解析仍属空白。本研究利用TCGA、GTEx、CPTAC等数据库资源,全面分析DCAF7在33种癌症中的表达模式、预后价值、遗传改变、表观遗传调控、单细胞功能、免疫细胞浸润和药物敏感性特征,并聚焦肝细胞癌(LIHC)深入验证DCAF7通过Wnt/β-catenin信号通路驱动肿瘤进展的分子机制。
2 RESULTS
2.1 Pan-cancer expression landscape and baseline distribution of DCAF7
人类蛋白质图谱(HPA)数据显示,DCAF7转录本在健康组织中呈特异性分布,胸腺、甲状旁腺、扁桃体、淋巴结和小肠中表达最高。蛋白水平定位显示部分不一致模式,提示存在转录后调控。TIMER2.0泛癌分析显示,DCAF7在膀胱尿路上皮癌(BLCA)、乳腺癌(BRCA)、胆管癌(CHOL)、结肠腺癌(COAD)、食管癌、头颈鳞癌(HNSC)、LIHC、肺腺癌(LUAD)、肺鳞癌(LUSC)、直肠腺癌、胃腺癌(STAD)和子宫体子宫内膜癌(UCEC)中显著上调。配对样本比较证实类似趋势。TCGA肿瘤与GTEx正常组织整合分析进一步验证DCAF7在多数癌症中高表达。CPTAC蛋白质组学数据表明,DCAF7蛋白在BRCA、COAD、LUAD、胰腺腺癌(PAAD)和LIHC中显著增加,而在UCEC、HNSC和胶质母细胞瘤(GBM)中降低。免疫组化验证了选定肿瘤中的蛋白过表达,亚细胞定位研究显示DCAF7在A-431和U-251 MG细胞中呈核质和胞浆双重分布。
2.2 DCAF7 expression stratifies survival and clinicopathological risk, with pronounced impact in LIHC
综合生存分析显示,DCAF7高表达与肾上腺皮质癌(ACC)、LIHC、间皮瘤(MESO)和皮肤黑色素瘤(SKCM)的总生存期(OS)较差相关,而在肾透明细胞癌(KIRC)中预测较好预后。类似模式见于疾病特异性生存(DSS)和无进展间隔期(PFI)分析。鉴于DCAF7高表达与LIHC不良临床结局的稳定相关性,选择LIHC作为深入研究DCAF7功能的主要癌种。DCAF7高表达与晚期TNM分期和较差组织学分级相关,多变量逻辑回归确认其作为独立预测因子。整合DCAF7和临床因素的列线图可准确预测1、3、5年生存率,校准曲线显示预测与观察概率高度一致。基于DCAF7的风险模型进一步分层患者,高风险组终点事件发生更早。受试者工作特征(ROC)分析证实DCAF7在LIHC诊断中具有强判别力。
2.3 Landscape of DCAF7 genomic alterations and their clinical impact
cBioPortal分析显示,DCAF7在约2%的肿瘤中存在改变,包括错义、剪接位点和截短变异、扩增、结构重排和深度缺失。改变频率因组织学类型而异,乳腺癌中超过6%。LIHC中以拷贝数扩增为主。跨癌种分析显示DCAF7拷贝数与mRNA丰度正相关。变异映射发现多个分散热点,外显子4中的L150Wfs*7移码突变最为常见。临床分析显示,携带DCAF7基因改变的LIHC病例总生存期显著缩短。突变谱比较识别TP53、CTNNB1和TTN为DCAF7高/低表达LIHC肿瘤中最常见的共突变基因。
2.4 Epigenetic regulation of DCAF7: DNA methylation and RNA modifications
DNA甲基化分析显示,DCAF7启动子在KIRC、KIRP、LUAD、PRAD、睾丸生殖细胞肿瘤、UCEC和BLCA中显著低甲基化,而在BRCA、COAD和PAAD中高甲基化。LIHC启动子甲基化与正常肝组织无差异。MethSurv分析显示DCAF7基因内CpG位点广泛低甲基化,两个特定CpG位点(cg01575216和cg14434187)的高甲基化与生存期缩短相关。RNA修饰分析发现,DCAF7表达与m1A、m5C和m6A调控因子多数呈正相关。LIHC中与YTHDC1相关性最强,实验验证YTHDC1过表达通过增强DCAF7 mRNA稳定性提高其丰度。RNA免疫沉淀(RIP)-qPCR证实YTHDC1直接结合DCAF7 mRNA,m6A RIP显示YTHDC1过表达后DCAF7转录本m6A富集增加。
2.5 DCAF7 shapes the tumour immune microenvironment and aligns with immunotherapy biomarkers
TIMER2.0分析显示DCAF7表达与33种TCGA肿瘤中六种免疫细胞谱系相关,CD4+T细胞丰度在28个癌种中正相关最强。LIHC中CIBERSORT反卷积显示DCAF7高低表达组免疫细胞比例差异。ssGSEA证实DCAF7与24个免疫细胞亚群显著相关,T辅助细胞、Th2、中央记忆和效应记忆T细胞正相关最显著。ESTIMATE评分显示DCAF7与免疫/基质/ESTIMATE含量呈负相关。单细胞RNA-seq分析显示DCAF7在增殖T细胞中优先表达。共培养实验证实DCAF7敲除增强CD8+T细胞介导的细胞毒性。免疫检查点基因分析显示DCAF7与多数检查点正相关,DCAF7高表达与肿瘤突变负荷、微卫星不稳定性和新抗原负载增加相关。
2.6 DCAF7-centred interactome reveals druggable vulnerabilities and candidate therapeutics
共表达网络分析显示DCAF7相关模块富集于RNA分解过程、有丝分裂纺锤体组织、组蛋白乙酰转移酶活性等通路。药物反应模型提示DCAF7高表达肿瘤对HSP90抑制剂17-AAG和多西他赛更敏感。LIHC中15个枢纽基因与DCAF7强相关,药物重定位分析提名alsterpaullone为顶级候选化合物。蛋白-化学相互作用网络识别出丙戊酸、7,8-二氢-7,8-二羟基苯并芘9,10-氧化物、硫酸铜、环孢素和曲古抑菌素A等潜在调节剂。
2.7 Single-cell phenotype mapping and bulk transcriptomics reveal proliferative programs driven by DCAF7
单细胞功能状态分析显示DCAF7表达与细胞周期进程和分化正相关,与DNA修复和侵袭特征负相关。不同癌种中相关模式各异。LIHC中DCAF7高低表达组鉴定1612个差异表达基因,GO/KEGG富集显示DCAF7调控基因集中于突触组织、同型细胞粘附、门控通道活性和神经活性配体-受体相互作用等通路。基因集富集分析证实DCAF7高表达肿瘤中细胞周期、Wnt、E2F和Hippo信号通路激活。
2.8 DCAF7 promotes LIHC cell growth and motility through canonical Wnt/β-catenin activation
功能实验证实DCAF7敲除抑制HepG2和Huh7细胞集落形成和增殖,而过表达促进这些表型。伤口愈合和Transwell实验显示DCAF7促进细胞迁移。机制上,DCAF7通过增强GSK-3β Ser9磷酸化稳定β-catenin,进而诱导c-Myc和cyclin D1表达。免疫共沉淀验证DCAF7与GSK-3β和β-catenin物理相互作用。功能上,DCAF7敲除与XAV939协同抑制LIHC细胞生长。在乳腺癌BT549细胞中验证DCAF7过表达同样增强增殖和迁移能力。
3 DISCUSSION
本研究通过泛癌多组学分析系统阐述DCAF7作为癌症驱动因子的作用机制,特别聚焦其在LIHC中通过Wnt/β-catenin通路促进肿瘤进展的功能。研究发现DCAF7表达受遗传、表观遗传和转录后多重调控,与免疫微环境特征和基因组不稳定性指标密切相关,提示其作为预后生物标志物和治疗靶点的潜力。实验验证DCAF7通过稳定β-catenin驱动LIHC恶性表型,为开发针对DCAF7-Wnt轴的治疗策略提供理论依据。
4 MATERIALS AND METHODS
详细介绍了数据获取处理、表达分析、生存分析、基因组改变、表观遗传调控、免疫浸润分析、相互作用网络构建、差异基因鉴定、细胞实验、分子生物学实验和统计学分析等方法学流程。