生物信息学方法与实验验证的集成，了解诺奇信号在卵巢癌中的作用

Summary

生物信息学是处理大规模数据集的有用方法。通过实施生物信息学方法，研究人员可以快速、可靠、高效地获得有见地的应用和科学发现。本文介绍了生物信息学在卵巢癌研究中的运用。它还通过实验成功验证了生物信息学的发现。

Abstract

槽口信令是一种高度保守的调节途径，涉及许多细胞过程。这种信号通路调节不良通常会导致对适当发育的干扰，甚至在某些情况下可能导致癌症的启动或进展。由于该通路具有复杂和通用的功能，因此可以通过许多不同的方法进行广泛的研究。其中，生物信息学提供了一种无可否认的成本效益、平易近人和用户友好的研究方法。生物信息学是从大规模数据集中提取较小信息片段的有用方法。通过实施各种生物信息学方法，研究人员可以快速、可靠、高效地解释这些大型数据集，从而产生有见地的应用和科学发现。在这里，提出了一个协议，用于整合生物信息学方法，以研究Notch信号在卵巢癌中的作用。此外，生物信息学的发现通过实验验证。

Introduction

Notch 信号通路是高度保守的途径，对生物体内的许多发育过程非常重要。Notch信号在细胞增殖和自我更新中起着重要作用，Notch信号通路的缺陷可导致多种癌症^{1、2、3、4、5、6。}在某些情况下，Notch信号通路与组织生长和癌症以及细胞死亡和肿瘤抑制⁷相关联。多个 Notch 受体 （NOTCH 1⁄4） 和 co_u2012 活化剂主谋 （MAML 1⁄3）， 所有功能各不相同，增加了额外的复杂性级别。虽然Notch信号通路在功能方面是复杂的，但其核心通路在^{分子基础8}上是简单的。Notch受体充当由细胞外和细胞内区域组成的跨膜蛋白^9。与Notch受体细胞外区域结合的配体促进蛋白溶性裂解，使Notch细胞内域（NICD）被释放到细胞核中。然后，NICD 绑定到 co_u2012 活化剂主谋以激活下游基因表达¹⁰。

近年来，Notch信号显示，在不同物种^6、11的几种癌症的起始和进展中，Notch信号扮演着各种角色。例如，Notch信号与涉及人类NOTCH1基因¹²的肿瘤发生有关。最近，NOTCH2、NOTCH3、类似三角洲的3（DLL3）、Mastermind_u2012样蛋白1（MAML1）以及含有蛋白17（ADAM17）的脱粒蛋白和金属蛋白酶域被证明与卵巢癌有强烈关联，特别是与^患者13的整体存活率较差有关。

随着实验和患者相关数据量的不断增加，对可用数据的分析需求也不断增加。现有数据分散在出版物中，它们可能提供不一致甚至相互矛盾的结论。随着近几十年来新技术（如下一代测序）的发展，可用数据量呈指数级增长。虽然这代表了科学的快速发展和继续生物学研究的机会，但评估公开数据对解决研究问题的意义是一个巨大的挑战^。我们相信生物信息学是从大规模数据集中提取较小信息片段的有用方法。通过实施各种生物信息学方法，研究人员可以快速、可靠、高效地解释这些大型数据集，从而获得有见地的发现。这些发现可能从确定潜在的新药物治疗靶点或疾病生物标志物，到个性化患者治疗^15、16。

生物信息学本身正在迅速发展，随着技术进步席卷医学和生物科学，方法也在不断变化。目前，常见的生物信息学方法包括利用可公开访问的数据库和软件程序来分析DNA或蛋白质序列，识别具有特殊相关性或重要性的基因，并通过功能基因组学确定基因和基因产物的相关性^。虽然生物信息学领域当然不限于这些方法，但这些对于帮助临床医生和研究人员管理生物数据以造福于整个患者具有重要意义。

本研究旨在突出几个重要的数据库及其用于研究Notch信号通路。NOTCH2，NOTCH3，及其co_u2012活化剂MAML1被用作数据库研究的例子。这些基因的使用，因为Notch信号通路在卵巢癌的重要性已经得到证实。对检索到的数据的系统分析证实了Notch信号在卵巢癌中的重要性。此外，由于Notch信号在物种间保存良好，因此证实果蝇黑色素素和主脑的过度表达可以诱发果蝇卵巢中的肿瘤，支持数据库发现和Notch信号在卵巢癌中的重要和保守作用。

Protocol

1. 基因组谱的临床结果预测 注：PRECOG门户（precog.stanford.edu）访问来自165个癌症表达数据集的公开数据，包括基因表达水平和患者临床结果17。它特别提供 Meta_u2012Z 分析，该分析包含大型数据集，在 39 种癌症类型中提供不同基因的 Z_u2012 分数，以指示患者的总体存活率。差和好存活率分别由正数和负 Z_u2012 分数值表示。 使用学术附属电子邮件创建帐?…

Representative Results

使用 PRECOG 门户的步骤 1 中提及的程序，在卵巢癌中获得了NOTCH2、NOTCH3和MAML1的 Z 得分（分别为 1.3、2.32、1.62）。 负Z\u2012分值表明三个基因表达水平高的患者总体存活率较差。使用电子表格软件的条件格式，Z\u2012score 值如图1中的彩色条形图所示。 CSIOVDB数据库被用来确认这些发现。使用步骤2、NOTCH2、NOTCH3和MAML…

Discussion

由于利用生物信息学的方法和方法不计其数，因此有许多数据库可在线供公众使用。可以从每个数据库中提取大量信息，但有些数据库最适合特定目的，例如根据某些输入评估患者存活率。对从不同数据库检索到的数据进行系统分析，可以令人信服地产生重要的科学发现。

目前的分析侧重于Notch信号在卵巢癌中的作用，通过生物信息学方法的利用。例如，PRECOG门户数据库上的…

Materials

DAPI (4',6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride)	Invitrogen	D1306	1:1000 Dilution
PBS, Phosphate Buffered Saline, 10X Powder, pH 7.4	ThermoFisher	FLBP6651	Dissolved with ddH2O to make 1X PBS
Goat serum	Gibco	16210064	Serum
Embryo dish	Electron Microscopy Sciences	70543-45	Dissection Dish
Nutating mixers	Fisherbrand	88861041	Nutator
tj-Gal4, Gal80ts/ CyO; UAS-NICD-GFP/ TM6B	Dr. Wu-Min Deng at Florida State University	N/A	Fly stock
w*; UAS-mam.A	Bloomington Drosophila Stock Center	#27743	Fly stock
w[1118]	Bloomington Drosophila Stock Center	#5905	Fly stock
The PRECOG portal	Stanford University	precog.stanford.edu	Publicly accessible database of cancer expression datasets
CSIOVDB	Cancer Science Institute of Singapore	csibio.nus.edu.sg/CSIOVDB/CSIOVDB.html	Microarray database used to study ovarian cancer
The Gene Expression across Normal and Tumor tissue (GENT) Portal	Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB)	medical–genome.kribb.re.kr/GENT	Publicly accessible database of gene expression data across diverse tissues, divided into tumor and normal tissues.
Broad Institute Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE)	Broad Institute and The Novartis Institutes for BioMedical Research	portals.broadinstitute.org/ccle	Provides genomic profiles and mutations of human cancer cell lines
cBioPortal	Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSK)	cioportal.org	Portal that allows researchers to search for genetic alterations and signaling networks
Zeiss 710 Inverted confocal microscope	Carl Zeiss	ID #M 210491	Examination and image collection of fluorescently labeled specimens