杭柏林,李杰,張慧輝,王倩倩,徐彥召,胡建和

（1.河南科技學院,河南新鄉(xiāng)453003；2.新鄉(xiāng)市畜產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測檢驗中心,河南新鄉(xiāng)453003）

ALV-J感染雞骨髓細胞瘤中差異基因編碼蛋白的互作網(wǎng)絡分析

杭柏林1,李杰2,張慧輝1,王倩倩1,徐彥召1,胡建和1

（1.河南科技學院,河南新鄉(xiāng)453003；2.新鄉(xiāng)市畜產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測檢驗中心,河南新鄉(xiāng)453003）

禽白血病病毒感染后可以引起宿主發(fā)生腫瘤.研究腫瘤組織中差異表達基因編碼蛋白的相互作用,對理解禽白血病病毒的致病機制具有重要意義.基于文獻中J亞群禽白血病病毒感染雞骨髓瘤組織中差異表達基因編碼蛋白進行了網(wǎng)絡互作在線分析.結果表明：差異表達基因編碼蛋白之間存在著復雜的相互作用,其中SRC網(wǎng)絡、FYN網(wǎng)絡、MYC網(wǎng)絡和ERBB4網(wǎng)絡對J亞群禽白血病病毒的致瘤機制可能具有重要作用.

J亞群禽白血病病毒；致瘤機制；差異基因編碼蛋白；互作網(wǎng)絡

禽白血病（avian leukosis）是由禽白血病病毒（avian leukosis virus,ALV）引起的一種腫瘤性傳染病[1].根據(jù)血清中和特性、宿主范圍、干擾模式、囊膜糖蛋白的特性,將ALV分為10個亞群,即A-J[2].目前,J亞群ALV（ALV-J）在臨床生產(chǎn)中比較常見,導致的經(jīng)濟損失比較大,嚴重威脅我國肉雞、蛋雞、種雞和地方品系雞的生產(chǎn)[3].ALV-J可以導致淋巴細胞性白血病、成紅細胞性白血病、骨髓細胞瘤、骨石化癥、血管瘤等多種不同類型的腫瘤[1-3].骨髓細胞瘤是ALV-J所致的經(jīng)典腫瘤,但對ALV-J致骨髓細胞瘤的機制還不是很清楚.有研究者通過基因芯片[4]和抑制消減雜交[5]等技術探討了臨床ALV-J感染雞骨髓細胞瘤組織中基因表達變化,但沒有進行差異基因編碼蛋白的網(wǎng)絡互作分析.因此,本研究通過蛋白相互作用在線分析軟件對這些差異基因編碼蛋白進行網(wǎng)絡互作構建,初步探討了ALV-J致骨髓細胞瘤的分子機制.

1 材料與方法

1.1 ALV-J感染雞的差異表達基因

本研究所用的380個差異表達基因提取自文獻[4-5],為臨床上ALV-J感染雞骨髓細胞瘤組織中的差異表達基因.

1.2 ALV-J感染雞差異基因編碼蛋白的互作網(wǎng)絡分析

將差異表達基因編碼蛋白的名稱按照要求輸入預測蛋白相互作用網(wǎng)絡工具String10（http：//string. embl.de）,選擇Gallus gallus數(shù)據(jù)庫,綜合打分值設定為最高的0.9,進行構建差異表達基因編碼蛋白之間相互作用網(wǎng)絡.

2 結果與分析

2.1 差異基因編碼蛋白的互作網(wǎng)絡

通過String工具的分析,去掉Uncharacterized protein和系統(tǒng)中不存在的蛋白,共有246個差異基因被識別,這些被識別的蛋白相互之間作用網(wǎng)絡如圖1所示.

圖1 ALV-J所致骨髓細胞瘤差異基因編碼蛋白的互作網(wǎng)絡Fig.1 Interaction network ofproteins coded bydifferentiallyexpressed genes in myelocytoma caused byALV-J

由圖1可知,除去孤立的節(jié)點和2個部分節(jié)點之間的渙散連接外,其他基因編碼蛋白之間存在著相互作用,構成一個結構復雜的多中心互作網(wǎng)絡,將其稱之為主網(wǎng)絡.根據(jù)圖1,可以人為地將主網(wǎng)絡分為3個子網(wǎng)絡,其中圖1右方的子網(wǎng)絡最大,含有的差異基因編碼蛋白數(shù)量最多,這個大的子網(wǎng)絡也是由許多小網(wǎng)絡構成.3個子網(wǎng)絡之間通過幾個差異基因編碼蛋白進行相互聯(lián)系,最大子網(wǎng)絡僅通過1個差異基因編碼蛋白與其他子網(wǎng)絡之間發(fā)生聯(lián)系.

2.2 關鍵蛋白分子的互作網(wǎng)絡

在差異基因編碼蛋白的互作網(wǎng)絡中,某些蛋白可以與其他許多蛋白之間發(fā)生相互作用,將這些蛋白稱之為關鍵蛋白分子.也有些蛋白相互之間沒有檢測到相互關聯(lián)作用,可能這些蛋白之間沒有相互作用,或者是這些蛋白之間的相互作用很弱沒被發(fā)現(xiàn),也可能是因為打分值偏高.主要選擇SRC、FYN、MYC和ERBB4分子進行String分析,結果如圖2所示.

圖2 部分關鍵蛋白分子的String互作網(wǎng)絡Fig.2 Stringanalysis ofpartial keyproteins coded bydifferentiallyexpressed genes

由圖2可知,有41個差異表達基因編碼蛋白與SRC發(fā)生相互作用,形成SRC網(wǎng)絡（圖2-a）；有14個差異表達基因編碼蛋白與FYN發(fā)生相互作用,形成FYN網(wǎng)絡（圖2-b）；有6個差異表達基因編碼蛋白與MYC發(fā)生相互作用,形成MYC網(wǎng)絡（圖2-c）；有16個差異表達基因編碼蛋白與ERBB4發(fā)生相互作用,形成ERBB4網(wǎng)絡（圖2-d）.

3 結論與討論

宿主細胞中存在的原癌基因c-Src編碼的c-Src蛋白的紊亂是許多腫瘤（如結腸癌、上皮細胞癌、乳癌等）發(fā)生的重要原因[6].c-Src能酪氨酸磷酸化STAT3,增強DNA與STAT3的親和力.STAT3是JAK-SATA信號通路中的重要分子.而JAK-STAT通路在ALV-J感染中是被激活的[4,7].因此,可以推測ALV-J感染后,激活c-Src,通過JAK-STAT通路發(fā)揮一定的致病作用.與c-Src相互作用網(wǎng)絡中有Shc1、AKT和PI3K等分子.而Src-Shc-PI3K通路在正常宿主細胞中有重要的生理作用.而PI3K-AKT通路在ALV-J和ALV-A的感染早期具有重要作用[8].因此,Src-Shc-PI3K-AKT通路在ALV-J的致腫瘤過程中有著一定的作用.與c-Src相互作用的分子還有很多,這些相互作用分子可能通過多種不同的途徑發(fā)揮了致病致瘤作用.

Fyn是Src家族的成員之一,在調(diào)控細胞分化與增殖方面起決定作用.Fyn在人的腦腫瘤和頭頸部腫瘤中高量表達,并參與腫瘤細胞的侵襲轉(zhuǎn)移[9],在人食管鱗狀細胞癌中呈高量表達[10].與Fyn相互作用的網(wǎng)絡中有Shc1、PI3K、STAT5等分子.因此,在ALV-J感染致病過程中,Fyn-Shc-PI3K-AKT通路亦可能發(fā)揮了一定的致病作用.

原癌基因家族Myc由c-Myc、n-Myc和l-Myc組成.c-Myc的過量表達與白血病、肺癌、乳腺癌和前列腺癌等人類惡性腫瘤有關[11].c-Myc可以使原代細胞獲得不死性,使其具有無限生長的能力.許多ALV毒株如MC29、MH2和BAI-AMV引起的髓細胞瘤、成紅細胞性白血病均與Myc有關[1-3].與Myc相互作用的網(wǎng)絡中有BCL2和TERT等分子.BCL2分子可以阻斷細胞凋亡[12].c-Myc可以直接激活TERT轉(zhuǎn)錄子[13].而ALV感染可以使TERT過表達[14].因此,c-Myc-TERT/BCL2的相互作用在ALV-J致瘤過程中發(fā)揮了一定的作用.

ERBB家族屬于受體酪氨酸激酶家族,包括EGFR、ERBB2、ERBB3和ERBB4.ERBB家族可激活的下游信號通路包括MAPK、STAT和PI3K等,從而引發(fā)細胞增殖失控、凋亡抵抗等惡性腫瘤細胞的行為[15]. ERBB4在胃癌、乳腺癌、食管癌、結腸癌等多種腫瘤中高量表達[16].與ERBB4相互作用的網(wǎng)絡中有PI3K、STAT1、STAT3和STAT5等分子.而PI3K、STAT1、STAT3和STAT5等分子均和ALV-J的感染與致病有密切關系.因此,ERBB4互作網(wǎng)絡在ALV-J致瘤過程中具有一定的作用.

腫瘤的發(fā)生與遷移是多因素相互作用的結果,其中涉及到很多的基因之間、蛋白之間和基因與蛋白之間的相互作用,是一個多基因多蛋白參與的復雜過程.通過對差異表達基因編碼蛋白互作網(wǎng)絡的分析,可以初步理解腫瘤的發(fā)生發(fā)展機制.本研究對ALV-J所致的骨髓細胞瘤組織中差異表達基因編碼蛋白的互作網(wǎng)絡進行了初步分析,為理解ALV-J的致瘤分子機制提供了一些參考,深入研究這些蛋白之間的互作對禽白血病的防控具有重要意義.

[1]杭柏林,梅梅,范忠軍.家禽白血病[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學技術出版社,2013.

[2]SaifYM,FadlyAM,Glisson J R,et al.Disease ofPoultry[M].12th ed.Oxford：Blackwell,2008.

[3]崔治中.中國雞群病毒性腫瘤病及防控研究[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,2013.

[4]LI Y,LIU X,YANG Z,et al.The MYC,TERT,and ZIC1 Genes are common targets of viral integration and transcriptional deregulation in avian leukosis virus subgroup j-induced myeloid leukosis[J].J Virol,2014,88（6）：3182-3191.

[5]ZHAO G,ZHENG M,CHEN J,et al.Differentially expressed genes in a flock of Chinese local-breed chickens infected with a subgroup J avian leukosis virus usingsuppression subtractive hybridization[J].Genet Mol Biol,2010,33（1）：44-50.

[6]謝捷,龔興國,曾冬云.Src蛋白研究進展[J].中國病理生理雜志,2003,19（8）：1119-1124.

[7]HANG B,SANG J,QIN A,et al.Transcription analysis of the response of chicken bursa of Fabricius to avian leukosis virus subgroup J strain JS09GY3[J].Virus Research,2014,188（c）：8-14.

[8]馮少珍,李嬌,吳曉嬋,等.PI3K/AKT信號轉(zhuǎn)導通路在ALV-J感染中作用的初步研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學,2011,44（16）：3446-3453.

[9]陳志宇.酪氨酸激酶Fyn誘導胰腺癌細胞Bcl-X選擇性剪切分子機制的研究[D].重慶：第三軍醫(yī)大學,2009.

[10]李鑫,齊宇,王瑞林,等.Src家族酪氨酸激酶Fyn在人食管鱗狀細胞癌中的表達[J].中華實驗外科雜志,2010,27（4）：490-491.

[11]王劭亮,王玲玲,楊嗣星,等.c-Myc蛋白在睪丸腫瘤中的表達及意義[J].腫瘤,2002,22（3）：225-227.

[12]HockenberyD,NunezG,Milliman C,et al.Bcl-2 is an inner mitochondrialmembrane protein thatblocks programmed celldeath[J]. Nature,1990,348：334-336.

[13]Wu K J,Grandori C,Amacker M,et al.Direct activation of TERT transcription by c-Myc[J].Nature genetics,1999,21（2）：220-224.

[14]YANG F,XIAO R R,LI Y,et al.Telomerase reverse transcriptase expression elevated byavian leukosis virus integration in B cell lymphomas[J].PNASUSA,2007,104（48）：18952-18957.

[15]Okamoto I.Epidermal growth factor receptor in relation to tumor development：EGFR-targeted anticancer therapy[J].FEBS J, 2010,227（2）：309-315.

[16]Burgess AW.EGFR family：structure physiologysignallingand therapeutic targets[J].Growth factors,2008,26（5）：263-274.

（責任編輯：盧奇）

Analysis of the interaction network between proteins coded by differentially expressed genes in myelocytoma of chickens infected by avian leukosis virus subgroup J

HANG Bolin1,LI Jie2,ZHANG Huihui1,WANG Qianqian1,XU Yanzhao1,HU Jianhe1
（1.Henan Institute ofScience and Technology,Xinxiang453003,China；2.XinxiangCenter ofMonitor and Inspection for QualityofLivestock Production,Xinxiang453003,China）

Avian leukosis virus can cause tumors in infected host.Research on interaction of proteins coded by differentially expressed genes in tumors is important for understanding the pathogenic mechanism of avian leukosis virus.Interaction network of proteins coded by differentially expressed genes in myelocytoma of chickens caused by avian leukosis virus subgroup J from references was analyzed with tools on line.The results showed that proteins coded by differentially expressed genes have comprehensive interaction network.The SRC network,FYN network,MYC network and ERBB4 network in interaction network may play important roles for the pathogenic mechanism of avian leukosis virus subgroup J.

avian leukosis virus subgroup J；tumorigenic mechanism；proteins coded by differentially expressed genes；interaction network

S852.65

A

1008-7516（2016）03-0039-04

10.3969/j.issn.1008-7516.2016.03.009

2016-03-31

河南科技學院大學生創(chuàng)新訓練計劃項目（2013CX047）；河南科技學院高層次人才啟動項目（2014020）

杭柏林（1978―）,男,江蘇海安人,博士,講師.主要從事動物病原與新獸藥的研究.

張慧輝（1970―）,女,河南平頂山人,碩士,副教授.主要從事動物疫病防治研究.