Abstract
Vi foreslår en tilnærming til påvisning av viktige gener /proteiner som kreves for kreft celle overlevelse. Et gen som er ansett som en forutsetning for at en mutasjon med stor innvirkning på funksjonen av proteinet kodet forårsaker død av kreftcellen. Vi trekker en analogi mellom viktige kreft proteiner og kjente Abraham Wald arbeid med å estimere flyet kritiske områder ved hjelp av data på overlevelsesevnen til flyet møter fiendtlig ild. Wald begrunnet at deler uten kulehull på de fly tilbake til flybasen fra et Combat Flight er de mest avgjørende seg for flyet funksjon: en hit i en av disse delene nedturer et fly, så det kommer ikke tilbake tilbake for undersøkelsen. Vi har forutsett at flyet overflaten er en kreft genom og kulene er somatiske mutasjoner med høy effekt på proteinfunksjon. Tilsvarende foreslår at gener spesielt viktige for svulst celle overlevelse bør ha mindre slagkraftig mutasjoner i kreftceller sammenlignet med polymorfismer som finnes i normale celler. Vi brukte data om mutasjoner fra Kreft Genome Atlas og polymorfismer funnet hos friske mennesker (fra 1000 genomer Project) for å forutsi 91 proteinkodende gener essensielle for melanom. Disse genene ble valgt etter flere kriterier, blant annet negativ seleksjon, uttrykk i melanocyttene og nedgang i andelen av high-impact mutasjoner i kreft sammenlignet med normale celler. Den Gene ontologi Analysen avdekket berikelse av essensielle proteiner knyttet til membran og celle periferien. Vi spekulerer i at dette kan være et tegn på immunsystemet drevet negativ seleksjon av kreft neo-antigener. Et annet funn er det overrepresentasjon av semaphorin reseptorer, som kan formidle karakteristiske signalkaskader og er involvert i ulike aspekter av tumorutvikling. Cytokin reseptorer CCR5 og CXCR1 ble også identifisert som kreft essensielle proteiner og dette bekreftes av andre studier. Totalt sett, vårt mål var å illustrere ideen om å påvise proteiner som sekvens integritet og fungerende er viktig for kreft celle overlevelse. Forhåpentligvis kan denne spådommen av essensielle kreft proteiner peke på nye mål for anti-tumor terapi
Citation. Pyatnitskiy M, Karpov D, Poverennaya E, Lisitsa A, Moshkovskii S (2015) Bringing Down Cancer Aircraft: Searching for Essential Hypomutated Proteiner i Skin melanom. PLoS ONE 10 (11): e0142819. doi: 10,1371 /journal.pone.0142819
Redaktør: Roger Chammas, Universidade de São Paulo, Brasil
mottatt: 9. september 2015. Godkjent: 27 oktober 2015; Publisert: 13.11.2015
Copyright: © 2015 Pyatnitskiy 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: All relevant data er i avisen og dens saksdokumenter filer
Finansiering:. arbeidet ble støttet av den russiske vitenskapsfond, gi # 14-15-00395, til SM. 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
den nylige fremskritt i genomsekvensering i sammenheng med store kreftstudier tillagt en ny visjon om svulst som følge av mutator fenotype [1]. I stedet for tidligere synspunkt at kreft celle har mutasjoner som påvirker bare bestemte onkogener eller tumorsuppressorgener ble det klart at dens genom er bokstavelig talt fylt opp med ulike somatiske avvikelser [2]. En kreftcelle klon overlevelse og utvikling strategi er å endre sitt genom raskt ved hjelp av skade eller modulering av DNA-reparasjonssystemer [3]. Noen mutasjoner er driverne av kreftprosessen og forekommer i kreftrelaterte gener. Men de fleste mutasjoner som forekommer i hele genomet er ikke relevant for tumorprogresjon og representerer passasjer mutasjoner. De gjør ikke hjelpe kreftceller til å overleve, og kan oppleve en negativ seleksjon [4].
I de senere verker hvor data fra kreftgenomsekvensering ble analysert en sentral oppmerksomhet rettes mot identifisering av gener betydelig mutert i kreft sammenlignet med kimlinje genomet. En statistisk studie gjort på tusenvis av prøver har rapportert mer enn 200 potensielle kreft driver gener [5]. Oppkjøpet av spesifikke mutasjoner i disse genene er drivkraften for malign transformasjon.
Vår studie representerer en alternativ tilnærming til analyse av kreft genomdata. Ideen er inspirert av en kjent sak fra historien til anvendt statistikk, nemlig Abraham Wald sine fly problem [6]. Wald foreslått å søke etter sårbarhets fly soner ved estimering av bullet-free patcher på fly som returnerte til flybasen fra en kamp flytur. Det er faktisk kulen frie områder på maskinens overflate er vesentlig for fly ytelse. Hvis kulene treffer disse områdene, da maskinene krasjet og dataene på flyet sårbarhet ble uobserverbare (figur 1, venstre panel). Så bullet-frie soner på de returnerte flyene var avgjørende for flyet fungerer og dermed trengte mer rustning.
uskadede områder på de returnerte flyene er kritisk for flyet ytelse. Tilsvarende foreslår at proteiner med redusert antall skadelige somatiske mutasjoner i forhold til kimcellelinje er avgjørende for kreft celle overlevelse.
Vi har lagt opp til at flyet overflaten er en kreft genom og kuler er somatiske mutasjoner med høy effekt på protein funksjon. Områder med redusert antall av slike varianter kan være avgjørende for kreft overlevelse ettersom cellene med mutasjoner i disse områdene dør og deres genomer ikke sekvensert ved cancer prosjekter (figur 1, høyre panel).
Expectedly, var vi ikke alene om en slik måte å tenke på. I begynnelsen av kreft genomikk, ble det foreslått å søke homozygote DNA slettinger som uforanderlige trekk ved kreftceller [7]. I hans siste verk, Polak et al. analysert hypomutated steder i kreft genom og fant dem i tilgjengelige regulatoriske DNA på grunn av økt reparasjon i disse områdene [8].
Men vi fokuserte ikke på kreft genomet, men heller på kreft proteom. Vi søkte for hypomutation fenomen fra synspunktet til protein fungerer. Vårt mål var å identifisere proteiner som er utarmet fra funksjonelt viktige aminosyre endringer i kreft. Disse proteiner er konserverte, og derfor er avgjørende for celleoverlevelse i løpet av kreft evolusjonen. Som en referanse vi brukte polymorfismer som er rapportert i 1000 genomer Prosjekt [9]. Faktisk har vi sammenlignet utviklingen av proteinsekvenser under utvikling av kreft med en slik utvikling i løpet av 200.000 år med utvikling av menneskeheten fra sin siste flaskehalsen [10]. Vi mener at vår tilnærming er i stand til å detektere proteiner som sekvens integritet og fungerende er viktigere for kreftceller enn for normalt vev. Forhåpentligvis kan disse predikerte kreft-essensielle proteiner representerer sårbarhetssonene for kreftceller og dermed tjene som nye mål for anti-kreft narkotika.
Resultater og Diskusjon
Formålet med vår analyse var å identifisere cancerproteiner i henhold til negativ seleksjon dvs. utarmet med funksjonelt viktige aminosyreendringer. Disse konserverte proteiner kan være avgjørende for celle overlevelse under kreft evolusjon og dermed kan betraktes som mulige mål for kreftbehandling (fig 1).
For vår analyse vi valgte melanom somatisk mutasjon datasett tilgjengelig fra TCGA nettside. Vår tilnærming antas å være mer anvendelig til tumorer som utløses av punktmutasjoner i stedet for ved kopi-antall endringer [11], som for eksempel lungesvulster eller melanomer. Disse tidligere kreftformer gir mye mer statistikk på proteinsekvenser for å gjøre prediksjon robust og melanom er kjennetegnet ved det høyeste somatiske mutasjonsfrekvens sammenlignet med andre typer kreft [12]. Også melanom datasettet inneholdt flest varianter i forhold til andre typer kreft, totalt 181,175 varianter.
Definere en undergruppe av huden melanom proteiner etter negativ seleksjon
For å finne proteinkodende gener som opplever negativ seleksjon i løpet av kreft evolusjon vi brukte
d
N /
d
S som en indikator på seleksjonspress [13]. Den samme logikken ble akseptert av Ostrow et al. [14] da de studerte positiv utvelgelse i kreft genomer.
Vi beregnet dN /dS ratio for all menneskelig proteinkodende gener ved hjelp SKCM data. Gener som frakter mindre enn 11 varianter ble ekskludert fra analysen for å få mer robuste estimater for dN /dS forholdet. -Genet ble ansett for å være under negativ seleksjon hvis den tilsvarende dN /dS verdi var mindre enn den forhåndsdefinerte terskelen. I forsøk på å unngå terskelen valg av en vilkårlig avgjørelse vi plottet genome-wide distribusjon av DN /DS verdier for tre krefttyper med størst antall punktmutasjoner: to typer lungekreft og huden melanom (fig 2). Som det kan ses fra de histogrammer, blir den lokale minima observert ved dN /dS-verdi på 0,25. Vi brukte denne terskelen som et første filter for å velge viktige kreftgener som var ment å være under negativ seleksjon.
Skin melanom, livmor livmorkreft og lungekreft adenokarsinom inneholdt det meste av data på kreft mutasjoner. Lokale minima er nådd når dN /dS er ca 0,25 (merket med piler). Vi vurderte proteiner med DN /DS under denne terskelen til å oppleve negativ seleksjon.
Vårt neste skritt var å fjerne gener som ikke er uttrykt i melanom celler, og dermed kan ikke bli gjenkjent som avgjørende for denne kreftformen. Vi beregnet gjennomsnittlig uttrykk for hvert gen over 374 kreftprøver og fjernet gener med uttrykket nivåer i den laveste 20%.
Så snudde vi til evaluering av genetiske varianter observert i SKCM og 1KG data. Vi delt mutasjoner inn i to klasser: de med høy effekt på proteinfunksjonen og andre ikke-vesentlige mutasjoner, inkludert synonymt variasjoner. Den funksjonelle effekten av ikke-synonyme erstatninger ble spådd via dbNSFP database (se Methods). Indels, stopp gevinst /tap og spleiseseter varianter ble også klassifisert som mutasjoner med høy funksjonell innvirkning.
Til slutt valgte vi gener som er utarmet av funksjonelt viktige varianter i kreft i forhold til normalt vev, dvs. gener hvor brøkdel av mutasjoner med høy funksjonell innvirkning
f
for 1KG data var større enn den samme fraksjonen for kreftdata,
f
1KG
f
SKCM. Etter at alle tiltak vi fått 91 proteinkodende gener utpekt heretter som «essensielle kreftproteiner», S1 Tabell
Skin melanom viktig protein undergruppe er betydelig beriket av plasma membran proteiner. En mulig kobling til immun overvåking
Ved manuell ser gjennom listen, kunne man merke noen forskjellige kategorier blant de proteiner (tabell 1). Mest representert kategoriene omfatter membrantransportproteiner, for eksempel ionekanaler og oppløste bærere, nevrale proteiner av ulike funksjoner, celleadhesjonsmolekyler mm For å beskrive den resulterende listen mer formelt vi utført funksjonelle berikelse analyse ved hjelp WebGestalt hjemmeside [15].
Gener ble filtrert som beskrevet her. Kategoriene ble definert ved manuell biocuration.
berikelse av 91 essensielle proteiner undergruppe av Gene ontologi [16], KEGG [17] og PharmGKB narkotika mål [18] kategorier hadde vist en betydelig utvikling i retning av membranproteiner , spesielt proteiner av plasmamembranen og celle periferi (fig 3, S2 tabell). Selvfølgelig kan slike generelle kategorier ikke fullt tyde mulige molekylære stier eller celle spredning mekanismer. Imidlertid kan det være en mekanistisk tolkning av overrepresentert plasmamembranproteiner. Det er allment anerkjent at kreft flykte fra verten immunitet gjennom utviklingen av kreft kloner [19]. Vi har antatt at en av de mekanismer som fører til bevaring av plasmamembranen og celle periferi proteinsekvens i melanoma kan være et resultat av en slik immun flukt. Mer spesifikt kan high impact mutasjoner i cellen periferi og plasmamembranproteiner føre til dannelse av hovedhistokompatibilitetskompleks (MHC) II-avhengige neo-antigener [20]. MHC II-begrenset protein epitoper som er reaktive til T-hjelper lymfocytt-subpopulasjoner, som kjent, blir dannet ved spalting av phagocytized ekstracellulære proteiner og celle periferi proteiner medfølgende internalisert membrandeler. Det faktum at slike mutasjoner er utarmet på celleoverflaten og periferi proteiner som gjenspeiler rømning av melanomceller fra CD4
+ – T-celle-mediert immunitet. Nylig er det blitt rapportert at adoptiv immunitet indusert mot en T-hjelper-1 (MHC II-begrenset) neo-antigen epitop tilgjengelig tumorregresjon hos en pasient med metastatisk kolangiokarsinom [21]. Signifikant respons av CD4 + -T-celler mot tumor tilpasset neoepitoper ble også funnet i pasienter med metastatisk melanom [22]. Således kan vi observere anrikning av cellen periferi proteiner i target undergruppe som et resultat av rensing av seleksjon mot dannelse av neo-antigen T-hjelper epitoper. Når en plasma membran protein omfattende mutert i en kreftcelle, er det fordøyd etter vesikkel intern og dens mutant peptider binde MHC II som neo-epitoper som ikke er anerkjent av immunsystemet som selv epitoper. Å ha slike neoepitoper uttrykt, kan en kreftcelle ikke unngå immun overvåking og elimineres (fig 4). Spesielt, til tross for MHC II selv er uttrykt i begrensede celletyper, slik som profesjonell antigen-presenterende celler, melanom-celler rapportert å uttrykke forskjellige typer av reseptorer [23].
P-verdier ble justert ved bruk av Benjamini- Hochberg korreksjon for multiple sammenligninger. Antall essensielle proteiner som faller inn i kategorien er avbildet i hver bar.
Fortrinnsrett involvering av overflateproteiner til MHC-begrenset antigen presentasjon er kjent i faget [20]. Kreftceller utsette MHC-II-epitoper med muterte antigener er mer sannsynlig å bli eliminert av T-celle mediert immun overvåking.
Immunoediting av kreft genomet mot antigen formasjon som beskrevet nylig [24] er i en god overensstemmelse med vår hypotese.
CCR5 og CXCR1 kjemokinreseptorer like viktig melanom proteiner
en av proteiner i vår undergruppe er en CC chemokin reseptor type 5 (
CCR5
) , kjemokinreseptoren som ble omfattende studert på grunn av sin evne til å gi HIV-fusjon med målcellen. Videre er en delesjon av dette protein er kjent som CCR5-Δ32 beskytter dens bærer mot utvalgte stammer av viruset [25]. Således, i tilfelle av endret aminosyresekvens av reseptoren det ikke tjene som en kofaktor for den viruspartikkel. Legemidler som blokkerer CCR5, f.eks maraviroc, betraktes som en terapi av valg for behandling av HIV-infeksjon.
På samme tid, en rolle av CCR5 i kreft har vært vidt diskutert. Det er kjent at denne reseptoren er ofte overuttrykt i enkelte krefttyper [26]. CCR5 uttrykk har blitt indusert etter onkogene transformasjon av celler [27]. Bevis oppkonsentreres at denne reseptoren er signal gjennom sin ligand, CCL5, gir kreft progresjon, f.eks metastasering. CCR5-antagonist legemidler har vist seg å blokkere metastasering av basal brystkreft [28] og Src-indusert prostatakreft [29] i mus. Det ble foreslått å bruke godt tolerer CCR5 hemmer narkotika, som allerede er godkjent for bruk i HIV-infeksjon, i kliniske studier ved metastatisk kreft [28]. En observasjons studie som studerte effekten av maraviroc på metastatisk kolorektalcancer hadde blitt gjennomført, men ingen resultater er rapportert ennå [29].
Som for melanom, ble det funnet at funksjonell CCR5 er viktig for utviklingen av dette tumor: CCR5
– /- mus viser redusert tumorvolum og økt overlevelse sammenlignet med villtype mus [30, 31]. Vivanco et al. også rapportert at melanom vekst og metastasering ble hemmet i CCR5
– /- muterte musene [32]. Forfatterne har foreslått at CCR5 /CCL5 signaliserer negativt påvirker CD8 T-lymfocytt effekter. Således kan melanomceller som uttrykker funksjonell CCR5 derved bidra til å immun unnslippe.
faktum at C-C kjemokin reseptor type 5 er en av essensielle proteiner kreft positivt illustrerer anvendbarheten av vår tilnærming. Denne reseptoren er en druggable kreft mål, minst, for adjuvant behandling.
En annen viktig cytokin reseptor i vår liste er CXCR1. Det binder interleukin-8-proteinet (CXCL8) som er en stor chemotaxis middel i medfødt immunitet. Spesielt, CXCR1 og ovennevnte CCR5 bruke de samme signalveier og er nært beslektet i sin funksjon [33]. Når det gjelder sistnevnte, er CXCR1 kjent for å bli brukt av melanomceller til utvekst og metastase [34]. Nylig ble det vist at forhøyet ekspresjon av denne reseptoren er korrelert med tumor malignitet [35]. Mest sannsynlig, CCR5 og CXCR1 brukes av melanomceller til å overleve i inflammatorisk miljø.
Semaphorin vei er potensielt viktig for melanom overlevelse
En annen lovende anrikning blant de grunnleggende cancerproteiner er knyttet til semaphorin reseptor kompleks og axon veiledning pathway (fig 3, S2 tabell). Semaphorins er involvert i celle veiledning under utvikling og i voksent vev [36]. Disse proteinene ble nylig vist seg å fungere som undertrykker og fremmende midler i ulike krefttyper via trans av reseptor tyrosin kinaser [37]. Spesielt, begge typer semaphorin-bindende reseptorer, plexins og neuropilins, er representert i listen, og kan være involvert i kreftcelleoverlevelse [38]. Plexin A2 (
PLXNA2
) beskyttet kreftceller fra døden etter papillomavirus hos mennesker [39]. For neuropilin-2 (
NRP2
), er det et bevis på sin rolle i malignt melanom hvor dens ekspresjon ble korrelert med tumorprogresjon [40]. Disse resultatene gir en bakgrunn for videre eksperimentering for å oppdage kreft narkotika mål blant semaphorin komplekse proteiner [36].
Protein interaksjoner mellom essensielle melanom proteiner
For å forstå hvordan predikerte essensielle melanom proteiner samarbeide med hverandre, analyserte vi tilsvarende protein-protein interaksjoner ved bruk STRING database [41]. Vi har valgt bare høy selvsikre samhandling med resultatet større enn 0,9. Samspill jakter ble rapportert for 46 av 91 gener av interesse (tabell 2). De fleste av protein interaksjoner er kjent for cytokinreseptorer CCR5 (115 jakter) og CXCR1 (77 byttedyr), av dem ca 70 interaksjoner involvere vanlige partnere. Et annet par interactors som er preget av mange vanlige partnere består av caspase-10 (CASP10) og TRAIL-R1 død reseptor (TNFRSF10A).
Bare svært pålitelige interaksjoner med resultatet større enn 0,9 ble vurdert.
samspillet kartet proteiner hypomutated i melanom (fig 5) lett kan deles til flere hoved nettverk. Først tre G-reseptorer CCR5, CXCR1 og MCR2 danner en trekant av mange interaksjoner. En rolle av disse reseptorene i melanom hvor de sannsynligvis fremme kreft celle overlevelse og metastasering er delvis beskrevet ovenfor.
Kartet ble bygget ved hjelp STRING database med høy selvtillit interaksjon poengsum terskel 0.9. Størrelse på oktogonen er proporsjonal med antall partnere i tilsvarende protein. Linjebredde reflekterer antall vanlige partnere mellom to agn. Doblet grønne linjer betegnes som kjent direkte fysiske protein-protein interaksjoner. Prey proteiner i samspill med tre eller flere agn er vist som blå ovaler:. FYN, TP53, ADCY2 og POMC
Den største nettverkskomponent mellom inte ITGB5, protein kinase PTK2B, semaphorin reseptorer (PLXNA2) og fosfolipase D2 (PLD2) er definert av deres samspill med FYN protein. Sistnevnte er et velkjent protein kinase fra Src-familien, og er involvert i den serie av cellulære funksjoner, slik som T-celle immunitet, axon veiledning og er også ansett som en potensiell proto-onkogen [42]. Lite er kjent om dens funksjon i melanom, og det er noen bevis for at Fyn ikke kan være et medikament mål i avansert melanom. Spesielt når det ble inhibert med saracatinib medikament sammen med andre Src kinaser, ble det ikke observert noen fordel i avansert melanom [43]. Men basert på våre data, mer oppmerksomhet bør vies til å studere på Fyn rolle i melanom separat fra andre Src kinaser, som Src selv, ja, osv
Uventet, blant hypomutated proteiner, noen partnere av TP53 tumor suppressor ble funnet. De omfatter blant annet fysisk samspill proteiner, caspase-10 (CASP10) og TRAIL-R1 død reseptor (TNFRSF10A). I motsetning til disse resultatene, er komponenter av TRAIL apoptosis pathway ansett for å ha antitumor-virkning, når aktiv [44]. Denne motsetningen venter ytterligere tyde.
Konklusjoner
kreft genomet konsept utviklet i løpet av det siste tiåret har bokstavelig talt revolusjonert vår forståelse av kreft molekylærbiologi [45]. Resultater av kreftgenomprosjektene er spesielt lovende for kunnskapsbaserte og personlig medisin, avslører driver gener som gir svulst utvikling og progresjon [5]. Samtidig kan ikke alle driver proteiner tjene som mål for medisinsk behandling. Mange kreftformer er først og fremst forårsaket av tumor demper som er irreversibelt inaktivert av genmutasjoner. I disse tilfellene representerer medikamentell behandling en stor utfordring på grunn av vanskeligheter med komplementering av den tapte funksjonen [46]. Derfor er jakten på nye narkotika mål den primære oppgaven av post-cancer-genomstudier.
Positiv utvelgelse regulerer, på nivå med tilsvarende gener, aminosyresekvenser Sjåfør kreft proteiner under klone konkurranse medfølgende tumorigenesis. Nødvendigheten av onkogener og tumor suppressors å bli mutert i de fleste kreftformer inspirerer forskere å gjennomføre scoring systemer for å velge hypermutated driver gener [5]. I motsetning til disse nyttige innsats, i stedet fokuserte vi på proteiner som tilsvarer gener hypomutated i svulsten, dvs. erfaring negativ seleksjon i løpet av kreft evolusjon. Vi mener at disse proteinene kan gi ytterligere narkotika mål, spesielt i tilfeller der kreft drivere representerer dempere funksjonelt ødelagt av mutasjoner.
Med vår tilnærming aggregere evolutional dN /dS parameter som et mål på negativ seleksjon, genekspresjon og funksjonell effekten av aminosyreforandringer, har vi forutsagte 91 protein-kodende gener til å være avgjørende i melanoma og funnet flere betydelige anrikninger. For eksempel inneholdt en liste økt antall celleoverflate og celle periferi proteiner. Etter vår mening kan det være et tegn på immunsystemet drevet negativ seleksjon av kreft neo-antigener [22]. Videre har en del eksempler på hypomutated proteiner representerer kjente kreftrelaterte proteiner, slik som cytokinreseptorer CCR5 og CXCR1 [33].
Det bør understrekes at resultatene av vår forskning sterkt avhengig av tilgjengelig prøvestørrelsen. Jo mer mutasjon data er akkumulert for protein, jo større sikkerhet kan vi utpeke hvorvidt det er nødvendig eller ikke. Essensielle gener er preget av lav frekvens av høy effekt mutasjoner [47] som også kan redusere kraften i vår tilnærming. Derav for analysen har vi valgt hud melanom exome datasett [48], fordi denne kreft er kjennetegnet ved det høyeste nivået av punktmutasjoner. Vi forstår at tiden tilgjengelig datamengde kan være tilstrekkelig til å identifisere alle de essensielle proteiner for denne typen kreft.
Selv om våre data er foreløpige, er dette arbeidet stort sett ment å illustrere en generell idé om å definere viktig kreft spesifikk proteom. Resultatene kan bli mer pålitelig når det større antall individuelle kreft genomer vil bli akkumulert. Men selv i sin nåværende form vår liste over predikerte essensielle melanom proteiner gir en bakgrunn for målrettet eksperimentering med svulst celle overlevelse ved å blokkere proteinet kandidater
in vitro Hotell og
in vivo
.
Metoder
Kreft mutasjon data ble lastet ned fra Synapse hjemmeside [49], tiltredelse nummer syn1729383. Disse dataene opprinnelig ble innhentet via Kreft Genome Atlas [50] og ble behandlet på nytt for å filtrere ut falske positive og germline varianter, kan detaljer finnes i [51]. Skin kutan melanom datasett (SKCM) hadde flest varianter i forhold til andre datasett, totalt 181175 varianter. Data om germline polymorfismer ble lastet ned fra 1000 genomer (1KG) nettside [9] og kommentert ved hjelp ANNOVAR programvare [52]. Finalebordet inneholdt 425069 varianter som ligger innenfor de kodende regioner. Gener med mindre enn 11 varianter, enten i SKCM eller i 1kg data ble fjernet fra påfølgende analyse.
For hvert menneske proteinkodende gen var forholdet mellom satsene for ikke-synonyme og synonymt erstatninger (KN /DS) beregnet som i [14] ved å bruke SKCM data på somatiske mutasjoner. Gener med DN /DS verdi større enn 0,25 (dvs. opplever enten nøytral eller positiv seleksjon) ble fjernet.
genuttrykk data ble innhentet via TCGA nettstedet og inneholdt informasjon om 20 531 gener som uttrykkes i 374 melanom prøver. De genekspresjonsprofiler som hadde absolutte ekspresjonsnivåer i den nederste 20% av datasettet ble fjernet.
Functional virkningen av ikke-synonyme enkelt nukleotid-varianter i både SKCM og 1 KG data ble vurdert ved hjelp dbNSFP ressurs [53]. Denne databasen samler resultater fra ti prediksjon algoritmer (inkludert SIFT, Polyphen2 og MutationAssessor) i to ensemble score, MetaSVM og MetaLR. Større verdien av poengsum indikerer at den varianten er mer sannsynlig å være skadelig. Vi vurderte variant å ha stor innvirkning på protein fungerer hvis enten MetaSVM eller MetaLR verdi var større enn 70-persentilen av tilsvarende poengsum. Somatisk mutasjon ble også vurdert å ha høy funksjonell effekt hvis det tilhørte en av de følgende klasser: innsetting /sletting, stoppe tap, stoppe vinning, eller spleisesetet mutasjon. For hvert gen vi beregnet brøkdel av mutasjoner med høy funksjonell innvirkning
f
1KG og
f
SKCM som
f
=
# (høy func
.
mutasjoner) /# (totalt mutasjoner)
Funksjonell geneset berikelse analyse via hypergeometriske testen ble utført ved hjelp WebGestalt programvare [15]. Som en referanse sett vi levert liste over 16172 gener med gjennomsnittlig SKCM uttrykk som er større enn 20-persentilen. Korreksjon for multippel testing ble gjort ved hjelp Benjamini Hochberg metode.
En liste over interaksjoner for utvalgte proteiner ble lastet ned fra STRING databasen v. 9.1 [41] med Python-skript. STRING samler ulike assosiasjoner mellom proteiner, slik som strukturelle spådommer, textmining, pathway analyse og eksperimentelle resultater fra andre nettressurser, for å danne sin aggregative poengsum. Høy trygg samhandling med resultatet større enn 0,9 ble brukt for analyse. Network visualisering og analyse ble utført via Cytoscape [54].
Hjelpemiddel Informasjon
S1 Table. . Liste over proteinkodende gener med aminosyresekvenser henhold negativ seleksjon i huden melanom genomer ( «essensielle» kreft proteiner)
Column beskrivelse: Gene, EntrezGene: genet identifikatorer ifølge HGNC og NCBI Gene. Beskrivelse: gen funksjonsbeskrivelse. skcm.dnds: dN /dS ratio beregnes ved hjelp SKCM data på somatiske mutasjoner. quantile.expression: persentil av genekspresjon (TCGA SKCM data). norm.neutral: antall synonymt SNVs (1KG data). norm.high: antall mutasjoner med høy effekt funksjonell innvirkning (1KG data). skcm.neutral: antall synonymt SNVs (TCGA SKCM data). skcm.high. antall mutasjoner med høy effekt funksjonell innvirkning (TCGA SKCM data)
doi: 10,1371 /journal.pone.0142819.s001 plakater (TSV)
S2 Table. Anriking av de essensielle kreft protein undergruppe av Gene ontologi, KEGG og PharmGKB narkotika målet kategorier
P-verdiene ble justert ved hjelp Benjamini-Hochberg korreksjon for multiple sammenligninger
doi:.. 10,1371 /journal.pone.0142819.s002
(TSV)
takk
Vi takker Ksenia Kuznetsova for korrigering av vår engelsk.
