4+机器学习+PPI+分子对接+实验，其实也蛮简单！

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导语

今天给同学们分享一篇生信文章“，这篇文章发表在Drug Des Devel Ther期刊上，影响因子为4。

结果：

共表达网络构建与模块识别

通过处理TCGA-STAD数据获得基因表达基质。然后选择差异表达的前5000个基因进行进一步分析。此外，在排除临床信息不完整的患者后提取临床资料（543个样本）。将软阈值设置为 5 以构建无标度网络（图1A).通过组合强相关模块（图1B-C).模块间无显著相关性（图1D).蓝色和黑色模块与TNM分期高度相关（图1E），因此这两个模块中的基因被认为具有临床意义。

蓝色和黑色模块中基因的GO和KEGG分析

提取了蓝色和黑色模块的基因。GO分析结果显示，基因主要富集于细胞分裂（GO：0051301）、细胞周期（GO：0007049）和DNA复制（GO：0006260）。在细胞成分方面，基因主要富集在核质（GO：0005654）、细胞核（GO：0005634）和染色体（GO：0005694）中。在分子功能方面，基因主要富集ATP结合（GO：0005524）、蛋白结合（GO：0005515）和ATP酶活性（GO：0016887）（图2A).KEGG分析显示，这些基因主要与细胞周期（hsa04110）、DNA复制（hsa03030）和p53信号通路（hsa04115）有关（图2B).

筛选与GC进展相关的关键靶点

随后，对从蓝色和黑色模块中获得的898个基因进行单因素Cox回归分析，发现68个基因与存活率（图3A).此外，在分析 XGBoost （图3B）、射频（图3C和 LASSO （图3D），分别获得20、65、25个基因，最终获得交叉点14个靶点（图3E），包括银屑病易感性 1 候选 3 （PSORS1C3），AC215219.2、甘油磷酸胆碱磷酸二酯酶1（GPCPD1）、FYVE、RhoGEF和PH结构域6（FGD6）、硫醇甲基转移酶1A（TMT1A，又称METTL7A）、SRY盒转录因子4（SOX4）、FAT1、自然杀伤细胞细胞毒性受体3配体1（NCR3LG1）、NR3C2、SLC1A5、Rho鸟嘌呤核苷酸交换因子37（ARHGEF37）、生长因子受体结合蛋白14（GRB14）、粘附G蛋白偶联受体L1（ADGRL1、也称为 LPHN1）、染色体 1 开放阅读框 226 （C1orf226）。其中，PSORS1C3和AC215219.2无法编码蛋白质。其他 12 个候选药物被认为是与 GC 进展相关的关键靶点。通过GeneMANIA数据库，作者获得了20个与上述12个基因共表达的基因（图4A).使用cytoscope软件（图4B).然后利用cytohubba插件计算这些基因的BC、DC、CC、MCC，最终得到NR3C2、FAT1和SLC1A5（图4C-D).

分子对接的结果

通过HERB数据库发现376种靶向NR3C2、FAT1和SLC1A5的天然成分，其中SLC14A1种，FAT5种，NR1C1种（附表366）。有 3 种成分与 GC 相关（补充表 2）。1 个组件位于交叉点。在根据“方法和材料”部分中描述的标准进行筛选后，获得了两种生物活性成分，即脱氧胆酸和Diosgenin，它们可能靶向NR667C2和SLC23A3（表1; 图5A和和B）。B).然后进行脱氧胆酸和Diosgenin与枢纽基因的分子对接。结果表明，Diosgenin与NR847C3的GLU2残基相互作用形成氢键（1.9 Å）（图6A).脱氧胆酸通过 HIS3 残基（2.841 Å）和 TYR2 残基（1.849 Å）与氢键（图6B).Diosgenin通过形成氢键（图6C).脱氧胆酸通过氢键与 SLC421A2 的 ALA3 （224.2 Å）、LEU0 （223.2 Å）和 ILE3 （1.5 Å）残基相互作用（图6D).无一例外，它们之间的结合能小于−5 kcal·mol-1，表明它们具有良好的对接活性。这些数据表明，脱氧胆酸和Diosgenin是通过抑制NR3C2和SLC1A5的活性来阻断GC进展的有前途的药物。

SLC1A5在GC中的表达特性及预后预测价值

通过UALCAN数据库（https://ualcan.path.uab.edu/index.html）和GEPIA数据库（http://gepia.cancer-pku.cn/）发现，SLC1A5在GC组织中的表达高于非癌组织（图7A-B).此外，泛癌分析表明，SLC1A5在多种人类恶性肿瘤中经常失调（图7C).免疫组化分析显示，在10对GC组织/邻接组织中，SLC1A5在肿瘤组织中的表达（高/低=8/2）高于非癌组织（高/低=1/9）（P=0.005，Fisher精确检验）（图7D).在TCGA-STAD数据集中，SLC1A5高表达患者的总生存期较短（图7E).此外，SLC1A5表达对1年总生存期（AUC=0.63）具有较好的诊断价值（图7F).此外，SLC1A5表达水平与StromalScore、ImmuneScore和ESTIMATEScore呈显著负相关，表明SLC1A5表达与免疫浸润（图7G).GSEA结果显示，SLC1A5表达异常可能与MYC靶点v2（NES = 2.217，FDR = 0.002）、E2F靶点（NES = 2.066，FDR = 0.002）、MTORC1信号转导（NES = 2.073，FDR = 0.002）、未折叠蛋白反应（NES = 2.171，FDR = 0.002）、G2M检查点（NES =2.045，FDR = 0.003）和DNA修复（NES = 2.116，FDR = 0.003）（图7H).这些数据表明，SLC1A5 是 GC 中一种潜在的癌蛋白，它可能通过包括 mTORC1 信号传导在内的多种下游途径发挥作用。

Diosgenin通过 mTORC0 信号传导调节 GC 细胞的增殖、凋亡和 G1/G1 期阻滞

为进一步验证Diosgenin对GC细胞行为的影响，对细胞活力、凋亡和细胞周期分布进行了评价。AGS 和 SNU-16 细胞用不同浓度的Diosgenin （0， 1， 3， 5， 10， 25， 50 μM）处理 48 小时。结果表明，随着Diosgenin浓度的增加，AGS和SNU-16细胞的活力逐渐降低（图8A).50%生长抑制浓度（IC50AGS 和 SNU-16 分别为 25.46 μM 和 19.26 μM（图8A).随后，AGS 和 SNU-16 细胞分别用 10 μM Diosgenin和 20 μM Diosgenin和 mTORC20 信号激活因子（MHY1）处理 1485 小时。如上所述，Diosgenin显著抑制AGS和SNU-48细胞的活力，而MHY16处理显著逆转了这一现象，提高了AGS和SNU-1485细胞的活力（图8B).细胞凋亡和细胞周期实验结果表明，Diosgenin显著促进细胞凋亡，引起G1期细胞增多和S期细胞减少，而MHY1485处理则逆转了这一现象（图8C-D).Transwell实验结果显示，Diosgenin处理组显著降低了GC细胞的侵袭，MHY1485联合处理部分逆转了这一现象（图8E).Western blot结果显示，Diosgenin促进裂解半胱天冬酶3的表达，抑制Ki67、cyclin D1、p-S6K1和SLC1A5的表达水平，且处理MHY1485后现象逆转（图9).