研究背景：
癌症是导致死亡的一个重要原因，也是提高预期寿命和质量的一大障碍。大量的E3连接酶因其特异性底物识别的特点而广泛参与癌症相关过程。F-box和WD重复域包含(FBXW)族的SCF E3复合物有10个成员，负责参与细胞周期调节和肿瘤发生的底物蛋白的泛素化和降解。其中FBXW1(也称为b-TrCP1/BTRC)和FBXW7是这一类的中心蛋白。然而，对于FBXW家族成员，尤其是FBXW1和FBXW7在各种肿瘤类型中的作用，目前尚缺乏详细的探索。
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研究结果：
一、FBXWs基因结构及基序组成
1、本研究首先利用Uniport和GeneCards数据库对智人FBXW家族10个成员的特征进行了研究，结果表明，它们大多位于细胞质和细胞质中。
2、通过GeneCards工具的pathway模块获得的Go项说明FBXW家族成员参与不同的生物反应过程。例如，FBXW1和FBXW4与蛋白多泛素化和Wnt信号通路有关，而FBXW7主要参与血管发生、DNA修复、姐妹染色单体内聚和蛋白泛素化(表1)。
3、为了进一步了解人类FBXW家族的系统发育关系，本研究利用FBXW家族的10个氨基酸序列构建系统发育树，将基因家族分为3组。A组是FBXW家族中最大的成员，而B组只有一个成员FBXW10(图1A)。
4、为了探究FBXWs的功能，对这10个蛋白的保守基序进行了描述。结果显示，在FBXW家族成员中检测到20个保守motif(图1B)。
5、本研究还探讨了10个FBXW家族成员的外显子-内含子模式和三级结构，表明FBXW家族成员在结构上是不同的(图1C)。
二、FBXW家族在泛癌组织中的表达水平
1、利用TCGA数据库的RNA测序数据估计了FBXWs在胰腺癌中的差异表达。研究结果表明，FBXW1在结肠腺癌(COAD)、胆管癌(CHOL)、肺腺癌(LUAD)、肝肝细胞癌(LIHC)、前列腺腺癌(PRAD)和胃腺癌(STAD)中表达较多。相比之下，肾肾乳头状细胞癌(KIRP)、肾恐色细胞(KICH)、肾肾透明细胞癌(KIRC)、多形性胶质母细胞瘤(GBM)、甲状腺癌(THCA)和子宫肌体子宫内膜癌(UCEC)的表达较低(图2A)。
2、FBXW2在CHOL、COAD、颈部鳞状细胞癌(HNSC)、KICH、LIHC、PRAD、STAD等多种癌症中表达较多(图2B)。
3、而乳腺癌(BRCA)、COAD、GBM、LUAD、LUSC、HNSC和STAD的表达水平较低(图2C)。
4、FBXW5在BRCA、CHOL、LIHC、LUAD、LUSC、KICH、KIRC、PRAD、THCA、UCEC中表达较多。COAD、HNSC和STAD表达较低(图2D)。
5、FBXW7在CHOL、KIRC、KIRP、LIHC、LUAD和THCA中表达较高。然而，FBXW7在BRCA、GBM、HNSC、PRAD和UCEC中的表达较低(图2E)。
6、FBXW8在几种癌症中表达较高，包括膀胱尿路上皮癌(BLCA)、BRCA、GBM、CHOL、COAD、HNSC、KIRP、LIHC、LUSC、STAD、PRAD和READ。而FBXW8在LUSC、PRAD、READ和STAD中表达较低(图2F)。
7、BLCA、BRCA、CHOL、COAD、ESCA、GBM、LIHC、LUAD、LUSC、KIRP、PRAD、STAD、THCA、READ和UCEC中FBXW9表达量较高。只有KICH中FBXW9表达较低(图2G)。
8、探讨了FBXW10在LUAD、LUSC、LIHC、PRAD和STAD等几种癌症中表达高于正常组织。同时，FBXW10在KICH、KIRC和THCA中的表达降低(图2H)。
9、BLCA、BRCA、GBM、LUSC、HNSC、KIRC、KIRP和UCEC中FBXW11表达水平较低。FBXW11在CHOL和LIHC中表达量较高(图2I)。
10、发现FBXW12在BLCA、BRCA、LIHC、LUSC、CHOL、COAD、STAD、PRAD和UCEC中表达较多。相比之下，GBM、KICH、KIRC、KIRP和THCA中FBXW12水平较低(图2J)。
11、进一步利用TCGA数据库分析了FBXW基因家族在各种癌症类型中的表达及相关性。结果显示，FBXW1/4/9/11在CHOL中表达量最高(图3A)。
12、研究了FBXW5在泛癌组织中高表达，FBXW10和FBXW12低表达，其他成员在泛癌组织中中等表达(图3B)。
13、在这18种癌症中，FBXW1和FBXW11是两个正相关最显著的基因，而FBXW5和FBXW7的相关性则完全相反(图3C)
三、临床特征、肿瘤亚型与FBXWs表达的关系
1、在肿瘤分期相关性检查中，发现一些FBXW基因在肿瘤早期表达明显升高，如KIRC中的FBXW1/12, PAAD中的FBXW4, LUSC中的FBXW11。而其他基因的表达主要在肿瘤晚期升高，包括ACC中的FBXW2、ILHC中的FBXW2/9、LUAD中的FBXW5、STAD中的FBXW7、KIRP/食管鳞状细胞癌(ESCC)中的FBXW10(图4)。
2、分析了9种癌症不同亚型FBXWs的表达水平。如图5A所示，大多数FBXWs在BRCA和KIRC中的蛋白表达水平存在明显差异。此外，发现FBXW1/7在含Basal、Her2、LumA、LumB的BRCA四种亚型中表达与正常样亚型相比存在显著差异。而在LumA/LumB亚型与Normal-like亚型之间，FBXW2/4/5/10/11/ 12表达水平无显著差异(图5B-K)。
四、FBXWs在泛癌中的预后价值
1、为了探讨FBXWs表达水平与预后价值的关系，本研究采用Kaplan-Meier生存曲线进行了显著生存分析(图6)。
2、通过COX分析探讨FBXWs的预后风险。如图7所示，FBXW1是LGG中的保护基因。FBXW2在KIRC中具有保护作用。而FBXW2是ACC、LGG和PRAD的高危因素。
五、FBXW基因家族在泛癌中的遗传改变
1、通过cBioPortal数据库进一步分析了2922例癌症患者FBXW基因家族的变异频率和类型。结果表明，FBXW7/9/11的基因变化率约为7%，其中FBXW家族的基因变化率最高。FBXW1/4/12的变异率最低，仅为3%(图8A)。
2、发现主要的基因改变类型包括扩增、mRNA高表达、突变和深度缺失。FBXW2/5/8/9/10/11扩增率最高。同时，FBXW1/4/ 7/12的变化类型以mRNA高表达为主(图8B)。
六、泛癌组织中FBXWs表达与肿瘤微环境的关系
1、癌症干细胞在肿瘤增殖、迁移、转移、上皮-间质复发和治疗耐药性中起着关键作用。探讨了FBXWs表达与茎干性评分之间的关系。从图9可以看出，FBXW家族的表达与DNAss和RNAss在胰腺癌中的正相关或负相关。
2、FBXW1与DNAss呈显著正相关TCGA和THYM(图9A)。
3、在RNAss分析过程中，发现FBXW1/8/10/11与THYM中的RNAss呈负相关。在CHOL、KIRC和KIRP等几种癌症中，FBXW7与RNAss呈负相关(图9B)。
4、肿瘤微环境相关评分结果表明，大多数FBXWs表达与基质评分、免疫评分和估计评分显著负相关，与肿瘤纯度呈正相关(图9C-F)。
七、免疫浸润与FBXWs表达的相关性
1、分析了FBXWs与免疫亚型的关系。如图10所示，FBXW基因家族所有成员的表达与胰腺癌中的免疫亚型C1(伤口愈合)、C2 (IFN - γ显性)、C3(炎症性)、C4(淋巴细胞减少)、C5(免疫平静)和C6 (TGF- β)显著相关(图10A)。
2、选择了BRCA、COAD、LUAD和KIRC四种癌症类型进行分析。FBXW1在C3和C4中表达增高，FBXW7在C2和C3中表达上调(图10B)。
3、FBXW4、FBXW8与COAD的免疫亚型显著相关(图10C)。
4、FBXW1/2/4/5/7/8/11在LUAD中存在显著差异，且这些基因在C3中过表达(图10D)。
5、图10E显示FBXW1/2/4/5/7/9/11/12表达与KIRC免疫亚型相关。
6、FBXW5在C5中的表达较高(图10E)。
7、如图11所示，大多数FBXWs的表达在这些癌症中有显著的正相关或负相关，尤其是在BRCA和KIRC中。
8、FBXW1表达与NK、CD8-T、细胞毒、Th1等免疫活性细胞呈显著负相关。而FBXW7作为抑癌因子与免疫活性细胞呈正相关，与免疫抑制细胞如耗尽T细胞、Th17、巨噬细胞呈负相关(图11A-D)。
9、如图12A所示，FBXW1与ACC、BLCA、BRCA、PCPG、UCEC、UCS这些代表性免疫标志物呈负相关。
10、FBXW7与大多数癌症中的这些免疫检查点有关(图12B)。
总结：
本研究中，首先对FBXW进行了基因结构和基序分析，发现它们存在明显的个体差异，这可能导致FBXW基因的功能差异。总结了FBXW家族在多种癌症中的功能，发现FBXW1/5在许多癌症中作为癌基因，而FBXW2/7具有抗肿瘤特性。结果表明，大多数基因的表达在各种癌症的发展过程中存在显著差异，这启发考虑FBXW家族基因作为泛癌诊断和预后标志物的作用。
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