采用互信息熵聚类方法构建口腔鳞癌相关蛋白质功能模块及其验证应用研究

蛋白质是生理功能的执行者，对蛋白质结构和功能的研究将直接阐明肿瘤微环境的作用机制。由于蛋白质的复杂性和多样性，传统方法对单个或多个蛋白质的研究很难明确微环境中所有异常的蛋白质及功能；热门的系统生物学技术通过网络构建蛋白质功能模块，也存在虚拟网络不能真实反映蛋白质之间相互作用的缺陷，导致预测指标与实验结果不能很好匹配。藉此，申请者首次提出用互信息熵聚类分析方法来研究口腔癌微环境中异常蛋白质功能模块的新思路。本项目①采用差异双向凝胶电泳和蛋白质质谱技术测定口腔鳞癌和癌旁正常组织中蛋白质差异表达谱；②根据蛋白质的质谱信息，用互信息熵聚类方法构建鳞癌和正常组织差异表达的蛋白质功能模块；③探究蛋白质功能模块网络中多点连接的关键蛋白质，进行针对性的验证和干预，研究其对口腔癌的阻抑作用。本课题为研究口腔癌异常蛋白质的网络作用提供了真实、简化的模型，为制定有效治疗口腔癌的新策略具有重要理论意义和应用价值。

蛋白质相互作用是执行生理功能的主要方式，利用互信息熵聚类的方法构建口腔鳞癌蛋白质相互作用功能模块并筛选重要蛋白。为此，本研究集中开展了以下三方面的工作：利用生物数据库和蛋白质组学筛选OSCC相关蛋白。运用互信息熵聚类方法构建OSCC功能蛋白质模块，并筛选重要蛋白。f实验验证筛选蛋白在OSCC中的作用。. 研究结果显示：运用互信息熵聚类的方法筛选OSCC重要蛋白是具有可行性和科学性的。本研究中选出SMAD4、TGFBR2、NOTCH1、 WWOX 、EP300、ING1、STK11与OSCC相关的重要蛋白，并对新发现蛋白EP300和STK11进行了验证。EP300高表达可以促进OSCC的发生发展，而STK11抑制OSCC的发生发展,且变化更为明显。对STK11进行体内外实验研究显示，STK11蛋白表达降低对口腔鳞癌的增殖和侵袭抑制作用下降，STK11可作为OSCC治疗的候选药物靶标。本项目为OSCC所有异常蛋白质的相互作用提供了真实、简化的模型，为筛选网络作用中的重要功能蛋白提供了很好的方法和依据。