Abstract
Mellommann DNA-skader sjekkpunkt protein 1 (MDC1) spiller en tidlig og kjernerolle i Double-Strand Break Repair (DDR) og ataksi telangiectasia-mutert (ATM) mediert reaksjon på DNA dobbel tråd bryter (DSB), og således medfører patogenese av en rekke DNA-skade-relaterte sykdommer slik som kreft. Vi antok at enkeltnukleotidpolymorfi (SNPs) i
MDC1
som har potenser på å påvirke MDC1 uttrykk eller funksjon var assosiert med risiko for lungekreft. I en to-trinns case-control studie, testet vi sammenhengen mellom 5 putatively funksjonelle SNPs av
MDC1 Hotell og lungekreft i sørlige kinesiske befolkningen, og validert den lovende foreningen i en østlig kinesiske befolkningen. Vi fant SNP rs4713354A C som ligger i 5′-utranslaterte område av
MDC1
var signifikant assosiert med lungekreft i begge populasjoner (
P
= 0,024), med en odds forhold som 1,23 (95% konfidensintervall = 1,35 til 1,26) for rs4713354C (CA + CC) genotyper i forhold til rs4713354AA genotype. Imidlertid ble det observert noen signifikant sammenheng mellom andre SNPs og risikoen for lungekreft. Genet basert analyse uthvilt med disse SNPs foreslo
MDC1
som en mottakelig genet for lungekreft (
P
= 0,009). Videre, ved å spørre på genekspresjon database, vi videre funnet at rs4713354C genotyper gi en betydelig lavere mRNA uttrykk for MDC1 enn rs4713354AA genotype i 260 tilfeller av lymfoblastoide celler (
P
= 0,002). Våre data antydet at SNP rs4713354A C av
MDC1
kan være en funksjonell genetisk biomarkør for mottakelighet for lungekreft i kinesisk
Citation. Wang B, Zhang L, Qiu F, Fang W Deng J, Zhou Y, et al. (2014) En Newfound Association mellom
MDC1
Funksjonell Polymorphism og Lung Cancer Risk på kinesisk. PLoS ONE ni (9): e106794. doi: 10,1371 /journal.pone.0106794
Redaktør: Rui Medeiros, IPO, Inst Port Oncology, Portugal
mottatt: 8 april 2014; Godkjent: 02.08.2014; Publisert: 08.09.2014
Copyright: © 2014 Wang et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Data Tilgjengelighet:. Den forfatterne bekrefter at alle data som underbygger funnene er fullt tilgjengelig uten restriksjoner. Alle relevante data er i avisen og dens saksdokumenter filer
Finansiering:. Denne studien ble støttet av National Natural vitenskapelige grunnlag Kina gir 30671813, 30872178, 81072366, 81273149 (JCL), og dels av 81.001.278 og 81171895 (YFZ), 81271350 (WJ); Guangdong Provincial vitenskapelige forskningsmidler 8251018201000005 (JCL), Guangdong Provincial High Level Eksperter Grants 2010-79, Changjiang Forskere og Innovativ Research Team i Universitets tilskuddet IRT0961 og Guangdong Natural Science Foundation lag tilskuddet 10351012003000000 (JCL). Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
DNA skade respons (DDR) er en sofistikert cellular prosedyre som involverer flere molekyler for å reparere DNA-skader og opprett genomet integritet og troskap. Vanligvis kan DNA-skader være forårsaket av tobakkskreftfremkallende eller ioniserende stråling, eller andre kilder, og det utløser DDR inkludert aktivering av cellesyklus sjekkpunkt, oppstart av transkripsjonsprogrammer og gjennomføring av DNA-reparasjon, eller innledning av apoptose når skaden er alvorlig [1 ] – [3]. Unnlatelse av å reparere DNA-lesjoner vil resultere i genomisk instabilitet og en rekke av genetisk arvede sykdommer, slik som kreft. DDR kan beskytte cellulær DNA fra skade ved å rekruttere en rekke DDR proteiner som fungerer som sensorer, givere, meklere og effektorer i DDR. DDR kaskade starter med sensorer som registrerer skaden og transportere den første signal til transdusere. De transdusere, hjulpet av meglere, forsterker signalet og sender det til effektbokser som utfører ulike roller som reparasjon, sjekkpunkt aktivering og om nødvendig-apoptose [4].
Mellommann DNA-skader sjekkpunkt protein 1 (MDC1), også kjent som Nuclear Factor med BRCT domener 1 (NFBD1), er en viktig aktør i DDR som regulerer aktivering av intra-S-fasen og G2 /M fase cellesyklus sjekkpunkter som svar på DNA-skade [5 ], [6]. MDC1 majorly fungerer som en megler i DDR, som formidler rekruttering av andre DDR proteiner, som ataksi telangiectasia-mutert (ATM), Breast Cancer 1, tidlig debut (BRCA1), Mre11 /Rad50 /NBS1 (MRN) kompleks, til stedet for skaden [7] – [10]. Nye bevis viste også at MDC1 har en direkte rolle i å reparere DNA dobbelttrådbrudd (DSB sin) ved å delta i de to store DNA-reparasjon pathways, homolog rekombinasjon og ikke-homologe end-sammenføyning respons [11] – [13], og i aktiveringen av decatenation checkpoint21 og mitose [14], [15]. Dysfunksjon av MDC1 har blitt rapportert å forårsake flere lidelser [16], [17], som for eksempel defekt spermatogenese [18]. I dag, til flere og flere bevis støttet MDC1 være en potensiell tumor suppressor med roller i å reparere DNA-skader og hemme tumorvekst [19] – [24]. MDC1 ble funnet å bli uttrykt ydmyk av ulike kreftformer, inkludert lungekreft, brystcarsinomer [25] og magekreft [26].
Menneske
MDC
genet ligger på kromosom 6p21.3, en region som har blitt rapportert å være en mottagelig område for lungekreft i asians av et genom-wide krets studie (GWAS) [27]. Tidligere studier har funnet at genetiske varianter av
MDC1
ble forbundet med Epstein-Barr-virus (EBV) antistofftitere i kinesisk og radiosensitiviteten i amerikansk [28], [29]. EBV og Radiosensitivity er to høye risikofaktorer for kreft hos mennesker, derfor disse genetiske varianter av
MDC1
kan også påvirke mottakelighet for kreft. Imidlertid er undersøkelse på dette aspektet likevel mangler. Enkeltnukleotidpolymorfi (SNPs) som er plassert i promoteren eller eksoner av gener har potens for å påvirke genekspresjon eller funksjon, og således innvirke på følsomheten av menneskelige sykdommer [30] – [32]. I denne studien har vi testet hypotesen om at disse putatively funksjonelle SNPs av
MDC1
var assosiert med risiko for lungekreft basert på en to-trinns case-control studie, og vurderte funksjon av lovende SNPs av bioinformatikk analyse .
Materialer og metoder
Etikk erklæringen
Denne studien ble godkjent av institusjonelle gjennomgang styrene i Guangzhou Medical University (Ethics Committee of Guangzhou Medical University: GZMC2007-07-0676 ) og Suzhouuniversitetet (Ethics Committee of Suzhouuniversitetet: SZUM2008031233). Alle deltakerne ble planlagt for et ansikt til ansikt intervju etter skriftlig informert samtykke ble innhentet.
Study lagt
Etter fått bifall av de institusjonelle gjennomgang styrene i Guangzhou Medical University og Suzhouuniversitetet, gjennomførte vi to uavhengige case-kontrollstudier i sørlige kinesiske og østlige kinesisk, henholdsvis. Som beskrevet i tidligere publiserte studier [33] – [35], 1056 histopathologically bekreftet lungekreft tilfeller og 1056 friske kontrollpersoner som var frekvens-matchet med tilfeller av alder (± 5) og sex, ble samlet i Guangzhou byen og området rundt; og 503 lungekreft tilfeller og 623 frekvens-matchet kontroller ble rekruttert i Suzhou byen. Den sørlige kinesiske befolkningen ble brukt som et funn sett, mens de østlige kinesiske ble brukt som en valideringssettet. Alle deltakerne ble planlagt for et ansikt til ansikt intervju etter skriftlig informert samtykke ble innhentet. De ble bedt om å gi opplysninger om alder, kjønn, røykestatus, paknings år røykte, drakk status og familiehistorie med kreft med et strukturert spørreskjema, samt en 5-ml perifer blodprøve. Definisjonene av røykestatus, paknings år røykte, drakk status og familiehistorie med kreft har blitt beskrevet i tidligere publiserte studier [33] -. [35]
SNP utvalg og genotyping
brukte FuncPred blokk av SNPinfo Web Server (https://snpinfo.niehs.nih.gov/) for å velge putatively funksjonelle SNPs av
MDC1
med en felles frekvens (dvs. mindre allel frekvens, MAF 5%) på kinesisk. Vi fant og valgte fem SNPs møte de nevnte kriterium. De var rs4713354A C (+ 39A C: lokalisering i 39 stilling cDNA sekvenser), rs9262152G A (Arg268Lys: forårsaker en aminosyre forandring fra Arginine til lysin i kodon 268), rs2075015G A (Glu371Lys: forårsaker en aminosyreforandring fra glutaminsyre til lysin i kodon 371), rs28986465C T (Pro386Leu: forårsaker en aminosyre forandring fra prolin til leucin i kodon 386), rs9461623T C (Ser1180Pro: forårsaker en aminosyre forandring fra serin til prolin i kodon 1180). Vi genotypede over fem SNPs bruker Taqman alleliske diskriminering analysen på ABI7900HT system (Applied Biosystems av Life Technologies, Foster City, California) med primere og prober designet av den Primer Express 3.0-programvare (Applied Biosystems av Life Technologies). De primere og prober for hver SNP ble presentert i tabell S1 i File S1.
Statistisk analyse
frekvensfordeling av hver SNP genotyper og Hardy-Weinberg likevekt (HWE) av SNPs i kontroller, ble testet ved chi-kvadrat test. Den odds ratio (OR) og 95% konfidensintervall (95% CI) impliserer assosiasjon mellom hver SNP av
MDC1 Hotell og risiko for lungekreft ble beregnet ved bruk av ubetinget logistisk regresjonsmodell med eller uten justering for alder, kjønn , røykestatus, drikking status og familiehistorie med kreft. Genet-basert forening ble testet ved hjelp av VEGAS programvare [36]. Interaksjon mellom lovende SNPs og utvalgte faktorer ble vurdert av multiplikativ interaksjonsanalyse [37]. Homogeniteten av resultatene i to sett og i undergrupper ble testet ved den Breslow-dagers test. Videre ble den statistiske kraften beregnes ved hjelp av PS Programvare [38]. Alle testene var tosidige ved hjelp av SAS (versjon 9.2, SAS Institute, Cary, NC).
P
. 0,05 ble ansett for å være statistisk signifikant
Resultater
Association mellom
MDC1
SNPs og risikoen for lungekreft
tabell 1 viser frekvensfordelingen av de fem SNPs i kasser og kontroller. Genotypen distribusjoner av alle SNPs i kontrollene av sørlige kinesiske var alle i avtalen med Hardy-Weinberg likevekt (
P
0,05 for alle). Av de fem SNPs, bare genotyper av rs4713354A C utøves en betydelig forskjell i frekvensfordeling mellom tilfellene og kontrollene i oppdagelsen sett (
P
= 0,006). Som vist, sammenlignet med personer som bærer felles rs4713354AA genotype, de som bærer rs4713354CA genotype og rs4713354CC genotype eksistert 1.32-folder (odds ratio [OR] = 1,32, 95% konfidensintervall [95% CI] = 1.08-1.61) og 1.96- folder (OR = 1,96, 95% CI = 1,03 til 3,61) i risikoen for lungekreft, henholdsvis. Etter kombinert de to risiko genotyper, de rs4713354C variant genotyper (dvs. CA + CC) tildeles en betydelig økning i risikoen for lungekreft (OR = 1,36, 95% CI = 1,12 til 1,65). De ovennevnte forbindelser ble ytterligere bekreftet i den østlige kinesisk og resultatene var konsistente (Berslow-dagers test:
P
= 0,768) som vist i tabell 1. Den frekvensfordeling av rs4713354C genotyper var høyere i de tilfeller enn i kontrollene valideringssettet (33,2% vs. 27,3%). Genotypen frekvens forskjellen nærmet seg signifikant (
P
= 0,098). I mellomtiden rs4713354C variant genotyper bidratt til en betydelig økning for lungekreft risiko (OR = 1,32, 95% CI = 1,02 til 1,71) i forhold til rs4713354AA genotype. Vi deretter slått sammen de to populasjonene å øke studie makt. Vi fant at personer som bærer rs4713354C variant genotypene hadde 1.33-folder økt risiko for lungekreft sammenlignet med dem som bærer rs4713354AA genotype (OR = 1,33, 95% CI = 1,14 til 1,55). Genet-basert forening analysen videre avdekket at
MDC1
genet for å bli assosiert med risikoen for lungekreft med en nærmer statistisk signifikans (
P
= 0,057) basert på resultatene fra over fem SNPs, og den viktigste tilknyttede-SNP var rs4713354A C (
P
= 0,003). I tillegg er frekvensfordelinger av demografiske kjennetegn ved oppdagelsen sett og validering sett vist i tabell S2 i File S1
Stratifisering analyse av sammenhengen mellom rs4713354A . C og kreftrisiko lunge
Tabell 2 viser frekvensfordelingene av rs4713354A C genotyper i saker og kontroller og assosiasjoner mellom SNP og lungekreft i hver undergruppe stratifisert av konfunderende faktorer. Ingen signifikant sammenheng mellom SNP rs4713354A C og lungekreft ble observert hos individer med paknings år røykte 20 eller ≥20 og hos personer med en historie av kreft. Dette kan imidlertid være grunn av den begrensede utvalgsstørrelsen fordi homogenitet test indikerte at det var ingen signifikant forskjell mellom disse stratum-ORS i hver sub-gruppe (
P
0,05 for alle). Dessuten ble det ikke observert signifikant interaksjon for de utvalgte faktorer og SNP på å øke risikoen for lungekreft (
P
0,05 for alle), som kan være på grunn av manglende studie makt for interaksjonsanalyse. I tillegg resultater fra multivariabel logistisk regresjonsanalyse viste at røyking og risiko genotype av SNP rs4713354A C var fortsatt forbundet med økt risiko for lungekreft som vist i tabell 3 (
P
0,001 for begge) .
Genotype-fenotype korrelasjon av bioinformatikk analyse
SNP rs4713354A C ligger på 5′-utranslaterte område (5′-UTR) av
MDC1
genet, kan det påvirke transkripsjon aktiviteten til
MDC1
promoter. Vi utførte derfor bioinformatikk analyser for å utforske mulige funksjon av denne SNP på MDC1 uttrykk. Ved å spørre den Snpexp database (https://app3.titan.uio.no/biotools/tool.php?app=snpexp), fant vi en signifikant sammenheng mellom rs4713354A C genotyper og mRNA uttrykk nivåer av MDC1 i 260 tilfeller av lymfoblastoide celler i hele befolkningen under dominant genetisk modell (
P
= 0,002). Celler bærer rs4713354C variant genotypene uttrykt betydelig lavere mRNA nivåer av MDC1 (CA: 9,066 ± 0,184 Cc: 9,030 ± 0,185) enn celler som bærer rs4713354AA genotype (9,138 ± 0,237). Vi har videre brukt til SNPinfo Web-serveren (https://snpinfo.niehs.nih.gov/) for å forutsi mulige molekylære mekanisme av denne SNP den påvirker genekspresjon og fant at A til C transvertion av rs4713354A C vil resultere i en tap av bindingssteder av tre transkripsjonsfaktorer (TFS) som er CEBPA, CEBP og NR2F2.
Diskusjoner
Flere bevis støttet at
MDC1
genet for å være en potensiell svulst suppressor hvile med sine viktige roller i å reparere DNA-skader og dets interaksjon med flere viktige kreftrelaterte gener, for eksempel P53, NBS1 og 53BP1 [19] – [24], [39], [40]. Her fant vi at SNP rs4713354A C av
MDC1
var assosiert med risiko for lungekreft på kinesisk. De rs4713354C varianten genotyper kan føre til en lav uttrykk for MDC1
in vivo Hotell og dermed bidratt til en økt risiko for lungekreft. Men vi fant ikke noen signifikant sammenheng mellom fire andre putatively funksjonelle SNPs av
MDC1 Hotell og risikoen for lungekreft. Videre analyser støttet
MDC1
genet til å være en utsatt genet og rs4713354A C for å være en utsatt loci av lungekreft. Så langt vi kjenner til, er dette den første rapporten om genetiske varianter av
MDC1 Hotell og mottakelighet for kreft.
Aberrant reduksjon eller mangel på MDC1 ble observert i lungekreft vev [25], og nedregulering av ekspresjon i MDC1 lungekreftceller vil resultere i mangelfull strålings-indusert apoptose [41]. Dessuten kan toksinet cantharidin føre til DNA-skade ved å hemme MDC1 ekspresjon i lungekreftceller [42]. Dermed er tap uttrykk for MDC1 en viktig forutsetning i lunge kreftutvikling. SNP rs4713354A C ligger på 5′-UTR av
MDC1
, en region generelt anerkjent som promoter eller exonic skjøting element av gener. Bioinformatikk analyser viste at A til C transvertion av rs4713354A C fører til tap av bindingssteder av tre TFS som er CEBPA, CEBP og NR2F2, og rs4713354C variant genotyper utøve en redusert MDC1 uttrykk
in vivo
. Dette er konsistent i biologisk plausibilitet med vår observasjon av rs4713354C variant genotyper tillagt en økt risiko for lungekreft. Interessant, ikke bare de tre TF’er omfatter lungekreft utvikling [43] – [45], men også CEBPA spiller en viktig rolle i cellesyklusen [46]. Det er mulig at de to molekyler, CEBPA og MDC1 kan ha en cross-talk på å regulere cellesyklus, som må videre studier.
Noen få studier har undersøkt sammenhengen mellom
MDC1
SNPs og risiko for sykdommer hos mennesker. Men resultatene var kontroversielt. En synonymt variant av
MDC1
ble rapportert å være assosiert med økt Radiosensitivity men ikke prostatakreft risiko [29]. En kinesisk studie rapporterte en variant allel av
MDC1
viste en signifikant sammenheng med EBV-infeksjon ut [28]. En kaukasisk studie rapporterte ingen variant av
MDC1
var assosiert med risiko for brystkreft samt DNA-skadelige effekter av strålebehandling [47]. Men de ovennevnte studiene var mangel på studiet kraft på grunn av deres begrensede utvalgsstørrelser. I denne studien, basert på en to-trinns case-control studie med en relativt stor utvalgsstørrelse, viste vi at en promoter SNP av
MDC1
bidratt til en betydelig økt risiko for lungekreft på kinesisk. Studien makt var sterk i denne studien, som vi oppnådd en 94,47% studie makt (tosidig test, α = 0,05) for å oppdage en OR på 1,33 for de rs4713354C variant genotyper, som oppstod med en frekvens på 24,7% i kontroller. Videre analyser basert på resultatene fra de fem putatively funksjonelle SNPs av
MDC1
foreslo
MDC1
å være mottakelig genet for lungekreft.
Siden vår studie var en sykehus baserte case-control studie, det hadde noen begrensninger, for eksempel skjevhet, inkludert utvalgsskjevhet og informasjon bias. Disse kan forårsake uønskede assosiasjoner mellom de studerte SNPs og kreftrisiko. Men fire poeng støttet våre resultater ikke ble oppnådd ved en tilfeldighet og signifikant sammenheng var troverdig. Den første var at vi har oppnådd to konsistente resultater i to uavhengige populasjoner. Den andre var at vi har oppnådd en sterk studie makt. Den tredje var at bioinformatikk analyser viste en konsistens i biologisk plausibilitet med vår observasjon. I tillegg resultatene fra den kinesiske GWAS viste også at hyppigheten av rs4713354A C genotype var forskjellig mellom saker og kontroller med nærmer statistisk signifikans (
P
= 0,078) [48]
I. konklusjonen våre data viste at arrangøren SNP rs4713354A C av
MDC1 Hotell og
MDC1
genet ble assosiert med lungekreft i kinesisk ved å påvirke MDC1 uttrykk. Både SNP rs4713354A C og
MDC1
kan være en genetisk biomarkør for mottakelighet for lungekreft på kinesisk. Valideringer med større befolkningsbaserte studier i ulike etniske grupper er garantert.
Hjelpemiddel Informasjon
Fil S1.
doi: 10,1371 /journal.pone.0106794.s001 plakater (DOC)
Tabell S1. Bedrifter Den primere og prober for de fem putatively funksjonelle SNPs av MDC1
doi:. 10,1371 /journal.pone.0106794.s002 plakater (DOC)
Tabell S2.
Frekvens distribusjoner av utvalgte variabler i saker og kontroller
doi:. 10,1371 /journal.pone.0106794.s003 plakater (DOC)
Takk
Vi takker Dr. Zhanhong Xie, Ms Wanmin Zeng og Ling Liu for sine assistanser i rekrutterings fag.
