《International Journal of Biological Macromolecules》：ALP1 polysaccharide promotes porcine intestinal epithelial proliferation through a CDK4–Cyclin E-dependent G1/S transition
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昼夜节律紊乱通过GSTM5基因介导基因组不稳定性影响乳腺癌发生发展，该研究整合多组学数据与孟德尔随机化筛选出GSTM5作为关键保护性基因，并验证其通过PLK1抑制途径增强DNA修复能力。
作者：马何（He Ma）、李天康（Tiankang Li）、黄润成（Runcheng Huang）、刘亚平（Yaping Liu）、赵磊（Lei Zhao）、庄志刚（Zhigang Zhuang）
单位：上海交通大学医学院附属上海市第一妇产科医院母胎医学与妇科肿瘤学研究所上海市母胎医学重点实验室乳腺外科，中国上海200092
摘要
昼夜节律紊乱与乳腺癌风险增加有关，但其背后的分子机制尚不明确。本研究采用整合多组学方法，对血液和乳腺组织数据集进行基因优先级排序，并通过独立实验验证，系统地从预先指定的昼夜节律相关基因集中筛选出功能候选基因。最终发现谷胱甘肽S-转移酶μ5（GSTM5）是唯一符合严格筛选标准的候选基因，多项独立数据集均支持其具有预防乳腺癌的作用。在乳腺肿瘤中，GSTM5表达下调常伴随启动子区域的高甲基化，而GSTM5表达水平低与基因组不稳定相关。在大型队列研究中，GSTM5的表达与预后及微环境因素密切相关，并与临床病理亚型相互关联。功能实验表明，GSTM5缺失会损害辐射后的DNA修复能力，GSTM5表达低的乳腺癌细胞对Polo样激酶1（PLK1）抑制剂更为敏感。综上，这些发现提示GSTM5缺陷可能与基因组不稳定有关，并支持将PLK1抑制剂作为乳腺癌治疗的生物标志物进行进一步研究。
引言
乳腺癌（BRCA）是一种生物学上异质性较强的疾病，是全球主要的健康负担[1, 2]。昼夜节律紊乱可能促进癌症发生。长期夜班工作（常见的昼夜节律失调原因）已被国际癌症研究机构（IARC）归类为“可能对人类致癌”（2A组）[3]。大规模前瞻性队列的流行病学研究表明，轮班夜班工作会增加乳腺癌风险[4]。从机制上看，昼夜节律调控DNA修复过程，其紊乱可能影响基因组稳定性[5, 6]。例如，核苷酸切除修复能力存在昼夜节律波动，这部分是由时钟基因调控的XPA（限速修复因子）所驱动的[6]。核心时钟基因也参与DNA双链断裂修复：BMAL1和CLOCK促进修复过程，而CRY1则抑制DNA末端切除[5, 7]。然而，由于观察性研究的局限性以及全基因组关联研究（GWAS）中的连锁不平衡（LD）结构，难以确定具体将昼夜节律紊乱与基因组不稳定联系起来的分子效应因子[8]。
为克服这些障碍，我们采用了整合多组学孟德尔随机化（MR）方法。具体而言，我们利用基于汇总数据的MR（SMR）技术，将大规模GWAS数据与表达数量性状位点（eQTL）和甲基化数量性状位点（mQTL）数据相结合，从而实现超越简单关联关系的基因靶点优先级排序[8]。我们应用该策略，在两个独立GWAS队列（BCAC和FinnGen）中系统筛选了预先定义的昼夜节律相关基因（CRGs），以识别通过基因组不稳定影响BRCA易感性的候选基因。为减少选择偏倚，这些CRGs是基于生物学合理性预先确定的；同时，候选基因需在两个队列中均得到验证。
该研究将参与细胞氧化还原平衡和解毒过程的谷胱甘肽S-转移酶GSTM5确定为主要候选基因。我们通过计算遗传推断和实验验证，探讨了GSTM5在基因组稳定性中的作用，发现GSTM5缺失会损害DNA修复功能，且GSTM5表达低的癌细胞对PLK1抑制剂更敏感。
数据收集
TCGA-BRCA队列的基因表达数据来自UCSC Xena GDC平台。外部验证数据来自瑞典癌症组学分析网络-乳腺（SCAN-B）[10]和乳腺癌分子分类学国际联盟（METABRIC）队列[11]的转录组和临床数据。体细胞突变数据来源于临床蛋白质组肿瘤分析联盟（CPTAC）数据库[12]。
基于CRG集的多阶段基因优先级排序的多组学框架
我们建立了一个综合的多阶段分析框架，根据遗传预测的表达谱，对BRCA中的CRGs进行功能候选基因的优先级排序和特征分析（图1）。3792个CRGs与TCGA-BRCA中的2758个差异表达基因（DEGs）的交集产生了548个候选基因（图S1）。这些候选基因通过双组织双队列的SMR分析（结合BCAC和FinnGen的eQTL数据）进行筛选，最终确定GSTM5为唯一在两个队列中均得到验证的候选基因。由于MR方法的优越性，...
讨论
我们构建了一个多组学框架，利用MR方法从昼夜节律相关基因集中筛选候选基因，并通过实验验证其中最显著的候选基因。通过结合双组织检测、独立队列验证和敏感性分析，我们确认GSTM5具有保护作用，并将其与临床和生物学相关的表型联系起来。我们的基因优先级排序方法结合了SMR、双样本MR和贝叶斯共定位分析等技术。
结论
综上所述，我们的整合多组学基因优先级排序框架表明GSTM5是BRCA中昼夜节律相关基因集中的保护性候选基因，其表达下调与基因组不稳定相关。我们提出PLK1抑制剂作为可能的GSTM5依赖性治疗策略，需进一步进行体内和临床验证。
作者贡献声明
马何（He Ma）：撰写、审稿与编辑、可视化、软件开发、方法学设计、概念构建。
李天康（Tiankang Li）：撰写、原始草稿撰写、可视化。
黄润成（Runcheng Huang）：软件开发、方法学设计。
刘亚平（Yaping Liu）：方法学设计。
赵磊（Lei Zhao）：撰写、审稿与编辑、概念构建。
庄志刚（Zhigang Zhuang）：撰写、审稿与编辑、研究监督、资金申请、概念构建。
资助来源
本研究得到了上海第一妇产科医院基金会（PDYLT2024-12）、上海浦东新区科学技术发展基金（PKJ2025-Y59）、湖北省陈晓平科学技术发展基金会（CXPJJH124025-02）以及上海市科学技术委员会（25SF1901903）的支持。
利益冲突声明
作者声明在本研究中不存在任何利益冲突。
致谢
我们感谢所有参与公共可获取的GWAS、TCGA和GEO数据集研究的参与者与研究人员。图形摘要使用
BioRender.com工具制作（见附件）。BioRender生成的图表可开放获取。
