Abstract
En av de viktigste spørsmålene om genomisk endringer i kreft er om de er funksjonelle i den forstand av å bidra til selektiv fordel av tumorceller. Den frekvens med hvilken en endring inntreffer kan reflektere dens evne til å øke kreftcellevekst, eller alternativt kan forsterkes ustabilitet av et locus øke den frekvens med hvilken den er funnet å være avvikende i tumorer, uavhengig av onkogen virkning. Her har vi rettet opp dette på et genom-wide skala for kreft-assosiert fokale slettinger, som er kjent for å fastslå både tumorsuppressorgener (tumor dempere) og ustabil loci. Basert på DNA kopi nummer analyse av over ett tusen kreft hos mennesker som representerer ti forskjellige krefttyper, observerte vi fem loci med brenn sletting frekvenser over 5%, inkludert
A2BP1
genet på 16p13.3 og
MACROD2
genet på 20p12.1. Men verken RNA uttrykk eller funksjonelle studier støtter en tumor suppressor rolle for enten genet. Videre analyser antyder i stedet at dette er områder med økt genomisk ustabilitet og at de ligner vanlige sårbare områder (CFS). Genom-wide-analyse viste egenskaper av CFS-lignende vendende delesjoner som skiller dem fra overstrykninger å påvirke tumorsuppressorgener, inklusive deres isolasjon ved spesifikk loci bort fra andre genomiske slettingssetene, en vesentlig mindre størrelse delesjon og spredning over hele den berørte locus i stedet for sammenstillingen på et felles nettsted for overlapping. I tillegg CFS-lignende slettinger har mindre innvirkning på genuttrykk og er beriket i cellelinjer i forhold til primære svulster. Vi viser at loci rammet av CFS-lignende slettinger er ofte forskjellig fra kjente vanlige skjøre områder. Faktisk, finner vi at hver svulstvev type har sin egen spekter av CFS-lignende slettinger, og at tykktarm kreft har mange flere CFS-lignende strykninger enn andre krefttyper. Vi presenterer enkle regler som kan presisere kontaktslettinger som ikke er CFS-aktig og mer sannsynlig å påvirke funksjonelle tumor suppressors
Citation. Rajaram M, Zhang J, Wang T, Li J, Kuscu C, Qi H, et al. (2013) to forskjellige kategorier av Focal slettinger i Cancer genomer. PLoS ONE 8 (6): e66264. doi: 10,1371 /journal.pone.0066264
Editor: William B. Coleman, University of North Carolina School of Medicine, USA
mottatt: 28 januar 2013; Godkjent: 03.05.2013; Publisert: 21 juni 2013
Copyright: © 2013 Rajaram 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
Finansiering:. Dette arbeidet ble støttet av NIH tilskudd CA124648 og RC2CA148532. 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
i kreft hos mennesker er det generelt slik at svært tilbakevendende punktmutasjoner, slik som de forekommer i
KRAS
eller
TP53
, bidra til selektiv fordel av tumorceller. Men saken er mindre klart med DNA kopiantall endringer, der noen hyppige endringer som forsterkning av
ErbB2 /HER2
locus klart gi en selektiv fordel, mens andre liker de hyppige sletting av DNA ved telomeric endene av kromosomer sannsynligvis ikke. Dette betyr at endring frekvens alene er ikke tilstrekkelig til å fastslå hvorvidt en gitt DNA-kopi nummer endring direkte påvirker onkogenisitet. Ingen steder har dette vært vanskeligere å erte ut enn for kandidat tumorsuppressorgener ligger innenfor vanlige skjøre områder. Vanlige skjøre områder finnes i hele det humane genom og er utsatt for DNA-bryter når cellen blir utsatt for delvis replikasjon spenning [1], [2]. Kreftceller ofte viser hemizygous eller homozygot delesjoner ved disse loci, og i tillegg er det ofte uttrykk endringer i den underliggende genet [3]. Tumor suppressor funksjoner har blitt funnet for noen av disse genene, inkludert
WWOX
,
FHIT
, og
PARK2
, og disse funksjonene inkluderer vekst undertrykkende effekter av å gjenopprette uttrykk i mangelfull cellelinjer og tap-av-funksjon mutasjoner som fører til forbedring av karsinogen-induserte eller genetisk konstruert kreft hos mus [3], [4], [5]. Andre studier har gjort observasjoner som ikke støtter en tumor suppressor rolle for disse genene, inkludert manglende evne til å påvise inaktivepunktmutasjoner [6], [7], og den hyppige feil av delesjoner for å påvirke den underliggende RNA eller protein-ekspresjon [7], [ ,,,0],8], som begge er vanlige funksjoner i andre tumorsuppressorgener.
Tidligere har vi oppdaget og godkjent 26 onkogener fra funksjonelt screening sett av gener som er fokalt forsterket i human kreft og likeledes har validert 10 tumorsuppressorgener som ble funnet i fokale delesjoner som påvirker leverkreft [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15]. Vi begynte denne studien har som mål å validere to tumorsuppressorgenet kandidater som ble fokalt slettet ved høy frekvens særlig tykktarmskreft,
A2BP1 Hotell og
MACROD2
. I motsetning til resultatene som oppnås ved screening fokale slettinger i leverkreft, fant vi ikke at disse genene var tumor suppressors, noe som fikk oss til å ta et genom-wide se på egenskapene til fokalt slettet gener i et stort datasett av DNA kopiere nummer endringer som berører mer enn 1000 kreftprøver. Dette førte til oppdagelsen av to klasser av brenn strykninger i menneskelig kreft, en som ligner slettinger som påvirker vanlige skjøre nettsider og andre som ligner slettinger påvirker
CDKN2A /B
. Siden da har et genom-wide undersøkelse av små homozygot slettinger i 270 humane kreftcellelinjer blitt rapportert at også finner to klasser av brennstrykninger [16], og mens våre konklusjoner er i stor grad lik deres, er det noen viktige forskjeller og nyanser om de to klasser og flere funn som er beskrevet nedenfor.
Resultater
Vanlige nettsteder av Focal slettinger i human Cancer
Vårt datasett ble generert av utvalg CGH analyse av 850 primær tumorer og 304 cancercellelinjer eller xenografter av forskjellige typer vev, inkludert hjerne, bryst, tykktarm, lever, lunge, eggstokk, bukspyttkjertel, prostata og huden (melanoma) (tabell S1). Følgende data normalisering og segmentering oppdaget vi totalt 10,835 fokale slettinger ( 10 Mb) i disse 1154 prøver (Tabell S2). Den gjennomsnittlige størrelsen på delesjoner, både fokal og store, er den korteste på telomerer som forventet (figur 1 A, Figur S1 i File S1), og derfor en betydelig prosentandel (13%) av fokale delesjoner som er involvert telomeric ender, særlig begge ender av X kromosom og p arm av kromosom 4 (tabell S3). Figur 1 viser fordelingen av de andre 87% av fokale delesjoner over hele genomet, binned i 2-Mb intervaller. Det var fem loci som viste brenn sletting frekvenser høyere enn 5%, og de samsvarer med
CDKN2A /B
,
FHIT Hotell og
WWOX
loci, kjent eller mistenkt svulst suppressor gener, og
MACROD2 Hotell og
A2BP1
loci (figur 1B). Slettinger som berører
A2BP1 plakater (også kjent som
RBFOX1
) var svært hyppig i kolorektal kreft (21%), men betydelig mindre hyppig eller fraværende i andre tumortyper (1-4% i eggstokkene, lever og lungekreft og fraværende i bryst, melanoma, prostata og bukspyttkjertel kreft). Tilsvarende slettinger som påvirker
MACROD2
var mest hyppig i kolorektal kreft (17%), men betydelig mindre hyppig eller fraværende i andre tumortyper (0,5-3% i bryst, lever og lunge kreft og fraværende i eggstokkene, melanom, prostata og bukspyttkjertel kreft). Hyppige slettinger som påvirker
A2BP1 Hotell og
MACROD2
i tykktarmskreft har blitt observert av andre [17], [18].
(A) Gjennomsnittlig DNA-segment størrelse som en funksjon av posisjon på kromosom 1 vises. (B) 9,401 fokale delesjoner som ikke var telomeric ble binned i 2 Mb intervaller, og brukes til å generere en frekvensfordeling over hele genomet. Den hyppigst rammet genomisk intervall samsvarer med
CDKN2A /B
locus og de neste seks hyppigst rammet genomiske intervaller er markert med røde piler og aktuelle genet.
Undersøkelse av
A2BP1 Hotell og
MACROD2
som Potensielle tumorsuppressorgener
Vi undersøkte effekten av
A2BP1 Hotell og
MACROD2
slettinger på underliggende genuttrykk i tykktarm kreft og normale kolon vev. RNA ekspresjon av
A2BP1
kunne ikke påvises ved sanntids RT-PCR i en hvilken som helst av de normale tykktarm vev, tumorer, eller cancercellelinjer som vi undersøkt (figur 2A). For å hjelpe bekrefte dette negativt resultat, har vi designet tre ekstra prober for real-time RT-PCR og standard RT-PCR, men i hvert fall ikke klarte å oppdage
A2BP1
i tykktarm prøvene, til tross for å være i stand til lett å oppdage sin ekspresjon i hjernen (figur 2A). Disse resultatene er i overensstemmelse med en tidligere rapport som uttrykk for
A2BP1 /RBFOX1
, som koder for et alternativ spleising faktor, er begrenset til hjerte, muskel og hjerne [19]. Selv om vi ikke kan utelukke svært lavt nivå, men fysiologisk relevant uttrykk for
A2BP1
i tykktarm prøver, gjorde vi ikke observere noen vekst undertrykkende eller tumor undertrykkende effekten av å uttrykke
A2BP1
i tykktarm kreft cellelinjer skjuler slettinger (figur 2B). I tillegg, selv
MACROD2
er uttrykt i tykktarmskreftceller, delesjoner hadde ingen virkning på ekspresjon som målt ved kvantitativ RT-PCR ved anvendelse av fire forskjellige prober hvorav tre innenfor kodende sekvenser og en i det 3′-utranslaterte område. Heller ikke slettinger har noen merkbar effekt på uttrykk for MacroD2 protein (figur 2C). Selv tilsynelatende paradoksalt, disse slet alle skjedde innenfor introner av
MACROD2 Hotell og derfor ville ikke nødvendigvis forventes å påvirke uttrykk.
(A) Terskel PCR-sykluser for RT-PCR påvisning av
ACTB product: (kontroll) og
A2BP1
i to forskjellige prøver av normalt hjernevev, fire forskjellige prøver av normal tykktarm vev, og 19 tykktarm kreft cellelinjer. Verdier under 40 indikerer ingen signal registreres. (B) Effekten av tvang ektopisk uttrykk for
A2BP1
på svulstdannelse av tykktarmskreft cellelinje HCT-15, som huser en 250 kb sletting innenfor
A2BP1
. Påvisning av ekspresjon ved immunoblotting ved å bruke et polyklonalt antistoff som gjenkjenner A2BP1 proteinet [38] er vist i innsatsen. Mangel på kreft undertrykkende effekter ble også observert for tykktarmskreft cellelinjer HCT-116 og SW480, både husing slettinger i
A2BP1
. (C) Et uttrykk for
MACROD2
i kolon kreftcellelinjer som bestemmes av TaqMan RT-PCR ved anvendelse av fire forskjellige prober (tre til kodende sekvenser og en til en 3′-UTR, alle upåvirket av delesjoner), som sammenligner celle linjer som havn slettinger innenfor
MACROD2
genet til de som ikke gjør det. Relativ ekspresjon ble beregnet ved A C
T-metoden ved hjelp av
GADPH
ekspresjonsnivåer som referanse. (D) Uttrykket av
MACROD2
i tykktarm kreft cellelinjer som bestemmes av immunoblotting hjelp av et antistoff til MacroD2.
Mønstre av slettinger som påvirker
A2BP1, MACROD2, CDKN2A /B
, og
PTEN
Vi har påpekt flere forskjeller i typer og mønstre av slettinger som påvirker
A2BP1 Hotell og
MACROD2
loci i forhold til knutepunkter slettinger som påvirker
CDKN2A /B Hotell og
PTEN
loci (figur 3). Ved å undersøke alle brennslettinger ( 10 Mb) som spredte en fire Mb locus sentrert på målet genet, fant vi at slettinger som påvirker
A2BP1 Hotell og
MACROD2
loci var i gjennomsnitt mindre ( 0,6 Mb kontra 1,6 Mb, p = 1.5e-04). I tillegg er slettinger som påvirker
A2BP1 Hotell og
MACROD2
loci var mer atskilt og flertallet ikke konvergerer på ett felles område av overlapping, i motsetning til
CDKN2A /B
og
PTEN
loci (figur 3). Vi målte i hvilken grad hver sletting var separat (ikke-overlappende) fra andre slettinger ( «Sletting Separation», se Materialer og metoder), og fant ut at det var en signifikant forskjell mellom
A2BP1 Hotell og
MACROD2
loci og
CDKN2A /B Hotell og
PTEN
loci (0,4 vs 0,16, p = 0,03).
Hver av de fire paneler viser (øverst ) en ideogram av kromosomet som kjennetegnet genet ligger og (under) et utvidet syn på en 4-Mb region sentrert på holdt genet, som viser andre gener i området (plassering basert på UCSC Genome Browser). Dersom genet er stort nok, blir det exon-intron struktur og /eller transkripsjonen retning av genet er angitt. For de fleste gener, særlig i panelene C og D, blir genene vist som rektangler på grunn av deres mindre størrelse. Nedenfor hvert utvidet region er vannrette streker som indikerer omfanget og grensene for de enkelte slettinger i colontumorer (Paneler A og B;
A2BP1 Hotell og
MACROD2
, henholdsvis), lungesvulster (Panel C;
CDKN2A /B
), eller flere krefttyper (Panel D;
PTEN
). Den inneholdt gener i Paneler C og D er markert med grønt.
Vi ønsket å finne ut om disse to skillene mellom strykninger påvirke
A2BP1 Hotell og
MACROD2
loci på den ene siden og
CDKN2A /B Hotell og
PTEN
loci derimot holdt sant når man sammenligner slettinger som påvirker kjente vanlige skjøre områder og recessive tumorsuppressorgener fra Kreft Gene Census [20] , [21]. I vårt datasett, det var 11 vanlige skjøre områder og 24 recessive tumorsuppressorgener som inneholdt et tilstrekkelig antall deltakere fra slettinger ( 14) for statistisk analyse (tabell S4). I likhet med hva vi har observert ovenfor, i dette større antall loci gjennomsnittlig sletting størrelse påvirker vanlige skjøre områder var betydelig mindre enn de som påvirker recessive kreftbeskyttelse (0,6 Mb kontra 3,3 Mb, p = 9e-06, figur 4A). Likeledes, den «sletting Separation» metrisk var signifikant større i vanlige sårbare områder enn det var i recessive tumorsuppressorgener (figur 4B). Dette sistnevnte resultat antyder at delesjoner som påvirker disse to gruppene oppstår ved forskjellige mekanismer. Slettinger i vanlige skjøre språk gener kan induseres ved replicative stress og påfølgende DNA skader og reparerer [22], slettinger som påvirker
CDKN2A /B
har blitt foreslått å skyldes avvikende rekombinasjon eller DNA-reparasjon av nonhomologous slutt bli [ ,,,0],23]. Til støtte for ideen om at disse to typene av overstrykninger oppstå ved separate mekanismer, fant vi at frekvensen av co-forekomst av slettinger i ulike felles skjøre språk gener og co-forekomst av slettinger i ulike tumorsuppressorgener var større enn co -deletion av CFS og tumorsuppressorgener (Figur 4C).
(A) Box og whisker tomter på «Sletting size», som måler median størrelsen på slettinger innenfor en 2-Mb vindu sentrert på genet, vanlige skjøre språk gener (oransje) og tumorsuppressorgener (blå) (B) Box og whisker tomter på «Sletting Separation», som måler avstanden (ikke-overlappende) av slettinger innenfor en 2-Mb vindu sentrert på genet, ( C) den co-sletting tendens vanlige skjøre språk gener (oransje) og tumorsuppressorgener (blå) i forhold til co-sletting av gener i forskjellige klasser (grå).
Andre egenskaper som skiller slettinger som påvirker vanlige Fragile nettsteder
siden ønsket å finne ut om manglende evne til strykninger å påvirke uttrykk for
MACROD2
var en mer generell nytte observasjon som kan brukes til å skille vanlige skjøre språk-lignende gener fra tumorsuppressorgener. Vi bestemte korrelasjonen av RNA uttrykk og DNA kopi nummer for 115 kreftprøver der vi hadde både genekspresjon profilering og ROMA aCGH data. Sammenlignet med de korrelasjoner av tumor suppressor-gruppen, var det meget liten effekt av DNA kopiantall på genekspresjon i den felles skjøre området gruppe (p = 0,003, figur 5A), som indikerer at denne funksjonen kan være nyttig for å forutsi hvorvidt et gitt område av slettinger var CFS-aktig. Vi deretter undersøkt om det gjennomsnittlige antall verdien DNA-kopi var signifikant forskjellig, noe som gjenspeiler graden til hvilken delesjoner var homozygote versus heterozygote. Selv om det ikke var en statistisk signifikant forskjell mellom de gjennomsnittlige DNA kopitallverdier (p = 0,09), ble det ut til å være større spekter av lavere verdier for tumor suppressor-gruppen, noe som indikerer at noen av disse genene har mer homozygot delesjoner enn de vanlige skjøre språk gener (figur 5B).
Scatter prikkplotter av verdier for statistikk som skiller fokusslettinger som påvirker vanlig skjøre området (CFS) gener (oransje) fra tumorsuppressorgener (blå). (A) «Correlation RNA /DNA», som svarer til den Pearsons korrelasjonskoeffisient på log2-transformerte DNA kopitallverdier og relative RNA uttrykk verdier for de 115 tumorprøver med både matrise CGH og RNA-ekspresjon profilering data, (b) DNA Copy tall er medianverdien av segmenterte DNA-kopi tallverdier. (C) cellelinje Andel «, som gir et relativt mål på hvor ofte slettinger for et gitt gen er funnet i cellelinjer i stedet for primære svulster. Paneler (D) og (E) viser antall slettinger som finnes i hvert gen innen 10 Mb region sentrert på
MACROD2
locus (D) og TP53 og
MAP2K4
loci (E) . (F) Box og whisker plott av «Sletting Isolation», som måler hvor ofte nabo gener er slettet i forhold til kjennetegnet genet.
Vi fant også at slettinger som påvirker vanlige skjøre områder var mer vanlig i kreft cellelinjer enn i primærsvulster i forhold til slettinger som påvirker kreftbeskyttelse (p = 7e-05, figur 5C). Dette er spesielt tydelig i brystkreft, der
MACROD2 Hotell og
FHIT
blir slettet hos 28% og 15% av brystkreftcellelinjer, henholdsvis, men heller ikke i det hele tatt (
FHIT
) eller i bare én av 255 primære tumorer (
MACROD2
) (tabell S5).
FHIT
ble co-slettet med
MACROD2
i 75% av cellelinjer med
FHIT
sletting, noe som indikerer at for enkelte brystkreftcellelinjer, replicative stresset etterfulgt av DNA brudd og reparasjon kan oppstå under tilpasning til cellekultur og påvirke flere vanlige skjøre språk gener.
ved å se på genomet koordinere plott av brenn sletting frekvenser, bemerket vi at de hyppige slettinger som påvirker
MACROD2
var relativt isolert langs genomet og at frekvensen teller falt bratt til genene umiddelbart til venstre og høyre for
MACROD2 plakater (figur 5D). Dette var veldig forskjellig fra genomet nabolaget fokale slettinger som påvirker tumorsuppressorgener
TP53 Hotell og
MAP2K4
, som både dannet toppene sletting teller, men mindre dramatisk i sammenheng med genomiske regioner med en høyere samlet rate av slettinger (figur 5E). Vi ønsket å finne ut om dette skillet var en generell nyttefunksjon som utmerker vanlige skjøre språk gener fra tumorsuppressorgener, og utviklet en beregning «Sletting Isolation» som målte hvor mye slettingen hyppigheten av et gitt gen var større enn nabo gener. Denne beregningen var betydelig høyere i felles språk skjøre gener enn tumorsuppressorgener ( 40 ganger, p = 0,00001). (Figur 5F)
Computational Analyse og klassifisering av Focal Slett
ønsket å bruke disse seks eiendommer å analysere slettinger på et genom-wide skala. Vi begrenset vår oppmerksomhet til gener med tilstrekkelig slettinger for å oppnå statistisk meningsfulle resultater ( 14 slettinger, 4,823 gener). Vi først undersøkt om noen av de seks eiendommene var overflødig ved å bestemme om de var høyt korrelert med noen av de andre fem. Selv om størrelsen sjonen ble moderat korrelert med delesjon atskillelse (r = 0,39), alle de andre parvise korrelasjoner var neglisjerbar (som strekker seg fra -0,13 til 0,18), og vi gikk videre til å omfatte alle seks egenskaper for uten tilsyn analyse. Vi deretter forvandlet de seks egenskaper ved hjelp av prinsipal komponent analyse og plottet 4,823 gener ved hjelp av de første tre hovedkomponenter. Den resulterende kurve som viste at de fleste av gener som var mest lik den recessive tumorsuppressorgener (figur 6A). Med ett unntak, ble vanlige skjøre språk gener godt atskilt fra hovedgruppen og var lik bare et lite antall av flere gener (Figur 6A). Dette resultat indikerer at de fleste genene som er rettet av fokal delesjoner er lik tumorsuppressorgener, mens betydelig færre gener er lik den vanlige skjøre reiser gener. For å teste denne ideen uavhengig, brukte vi tilsyn læringsmetoder (støtte vektor maskin og tilfeldig skogen [RF]) for å klassifisere 4,823 gener i CFS-lignende eller tumorsupressorproteinene kategorier. Resultatene av disse to metodene var signifikant korrelert (r = 0,72), og begge klassifiseres de fleste gener som tumor suppressor som, i samråd med uten tilsyn analyse (figur 5B). De tre variablene som var viktigst i RF klassifiseringen var sletting størrelse, sletting separasjon, og sletting isolasjon (tabell S6). Ved hjelp av bare disse tre variablene, genererte vi en ny RF klassifikator som ga resultater som var 99% identisk med den opprinnelige klassifikator, etablere disse tre egenskaper som de mest kritiske determinants om hvorvidt et gitt mønster fokale slettinger er CFS-lignende eller tumor suppressor -lignende.
Gener som hadde 15 eller flere fokale slettinger (4,823) ble analysert ved unsupervised læringsmetode av Principal Component Analysis (PCA) og klassifisert av to tilsyn læringsmetoder, Support Vector Machine (SVM) og Random Forest (RF). (A) Diagram av 4826 gener basert på sine verdier for de første tre viktigste komponenter som stammer fra de syv sletting egenskaper som skiller vanlige skjøre språk gener fra tumorsuppressorgener. Kjente vanlige skjøre språk genene er vist i blått, er kjent tumor suppressors vises i rødt, og alle andre er vist i grønt. De fleste kjente kreftdempere er gravlagt i den store gruppen av gener, mens de kjente vanlige skjøre språk gener, med ett unntak (
Store plakater), er tydelig atskilt fra den store gruppen av gener ved deres første og andre hovedkomponent verdier. Det er bare en håndfull andre gener som ligger nær de kjente vanlige skjøre språk gener. (B) Grafisk fremstilling av klassifiseringen av 4826 gener basert på deres sannsynlighet for å være vanlige skjøre språk gener ved Random Forest (
y
-aksen) eller Support Vector Machine (
x
-aksen ) classifiers. Begge classifiers ble trent på de 35 kjente CFS gener eller tumor dempere (tabell S4). Sannsynligheten for å være en tumor suppressor er en minus CFS sannsynlighet. De fleste gener er gruppert sammen i nedre venstre kvadrant; derfor både classifiers forutsi med stor sannsynlighet for at de fleste av disse genene er tumor suppressors.
Validering av
MACROD2
som en felles Fragile Side Gene
For å teste om vår klassifisering kan klare å gjette nye felles skjøre området genet gener, undersøkte vi om induksjon av replicative stress i en tykktarmskreft cellelinje kan generere slettinger i
MACROD2
eller
A2BP1
, som sammen med kjent vanlig skjøre området gen genet
FHIT, etter er de tre genene oftest rammet av fokale slettinger i tykktarmskreft. Vi har utformet en tilpasset flislegging array for disse tre gener og deretter utføres aCGH sammenligne den opprinnelige cellelinje DNA til DNA fra åtte forskjellige kloner isolert etter kort innledning av replicative stress. Fire av åtte kloner viste slettinger innenfor
MACROD2
, og to av åtte kloner viste slettinger innenfor
FHIT plakater (figur 7). Dette etablerer at
MACROD2
, som ikke tidligere var vist å være en felles skjør område genet i lymfocytter, er faktisk en felles skjøre området gen når analysert i en tykktarmskreft cellelinje. Det faktum at
MACROD2
ble lett gjenkjent som en felles skjør nettstedet genet i tykktarm kreft celler, men ikke i lymfocytter er i samsvar med tidligere bevis på at ulike celletyper viser ulike profiler av vanlige skjøre områder [24].
(A) en skjematisk av forsøket, som brukte en tilpasset flislegging utvalg for å avgjøre om aphidicholin induksjon av replicative stress kan generere knutepunkter slettinger på tre loci (
A2BP1
,
MACROD2
, og
FHIT
) i tykktarm epiteliale kreftceller. Ingen slettinger som påvirker
A2BP1
ble observert i de 8 undersøkte kloner; 4 av 8 kloner hadde slettinger som påvirker
MACROD2
; og 2 kloner hadde slettinger som påvirker
FHIT
. (B) Et eksempel på en indusert samlings sletting påvirker
MACROD2
locus.
x
-aksen representerer en ca 1 Mb regionen spenner
MACROD2
. De blå linjene representerer de normaliserte DNA kopitallverdier, og de oransje linjene representerer de segmenterte DNA kopitallverdier. (C) Et eksempel på en indusert samlings sletting påvirker
FHIT
. (D) Et eksempel på en upåvirket locus (HLA locus på kromosom 6p).
Ulike tumortyper har forskjellige frekvenser og Spectrums av slettinger innenfor CFS-lignende gener
Interessant, vi fant ut at colontumorer var langt den mest berørt av brennslettinger i CFS-lignende gener, med sletting frekvenser så høye som 21% for
A2BP1
, 17% for
MACROD2
, 9 % for
FHIT Hotell og 9% for
PARK2 plakater (8A). Ingen av de andre ni krefttyper ble så ofte påvirket. Lungekreft var den nest mest berørt, men merkelig nok hadde et annet spekter av frekvenser, med
LRP1B
å være den hyppigst slettet CFS-lignende gen på 4% (figur 8A). Flere kreftformer synes ikke å bli påvirket i det hele tatt, inkludert glioblastomas, KLL, og prostata kreft, og mange hadde svært lav frekvens av slettinger av CFS-lignende gener, inkludert brystkreft, som viste
PARK2
som sitt mest ofte slettet CFS-lignende gen på litt over 2% (figur 8A).
(A) hvor ofte angitt felles skjøre området eller CFS-lignende genet er slettet i ulike primære svulster. (B) Hvor ofte angitt felles skjøre området eller CFS-lignende genet er slettet i kreftcellelinjer.
Hyppigheten og spekteret av slettinger i CFS-lignende gener ble forskjellig for alle krefttyper når man sammenligner cellelinjer til primære tumorer (figur 8b). I tykktarm kreft cellelinjer, slettinger påvirket
FHIT
i over 60% av cellelinjene sammenlignet med 9% av primære svulster. I brystkreftcellelinjer,
FHIT
ble slettet i 10% av prøvene, men ikke i det hele tatt i primærsvulster (figur 8b). Det synes mulig at dette kan gjenspeile plastisitet av genomet hos
FRA3B product: (
FHIT
skjøre stedet) i oppdrett, og det samme kan holde sant for den økte forekomsten av strykninger i andre CFS-lignende gener når en sammenligner cellelinjer til primære svulster.
Den hyppigst Slettede Fragile forumlignende gener og tumor suppressor-lignende gener
evnen til å forutsi nye kreftdempere er mer relevant for kreft biologi enn evnen til å forutsi nye skjøre språk gener. Vi tenkte at disse tumorsupressorproteinene-lignende gener mest berørt av brennslettinger vil være blant de sterkeste kandidatene (tabell 1). Interessant, har brennslettinger i bare to av de ti beste genene blitt beskrevet tidligere (
CDKN2A /B Hotell og
MAP2K4 product: [25]). Av de åtte andre gener, er en en tumor suppressor som er kjent for å bli inaktivert av andre genetiske mekanismer [26] (
menn1
), og fire er kandidat tumor suppressors basert på enten mutasjonsanalyse (
CSMD1 product: [27]), funksjonsanalyse (
CDKN2AIP /CARF product: [28],
MAD1L1 product: [29]), eller kreft-promoter hypermethylation (
RRAD
[30]). På den annen side, to gener nylig foreslått å være kreftdempere basert på deres fokus sletting i kreft,
PDE4D product: [31] og
LRP1B product: [32], er blant de topp ti mest vanlige berørte CFS-lignende gener og følgelig ikke kan være funksjonelle tumor dempere (tabell 1)
Diskusjoner
Vi startet denne studien å forene to ulike funn. fravær av tumorsupressorproteinene kandidater fra to loci ofte rammet av fokale slettinger og evne fokale slettinger for å berike for tumor dempere i en funksjonell skjerm. Gjennom beregnings og statistisk analyse av fokusslettinger til stede i mer enn 1000 kreftprøver, vi definert to forskjellige klasser av slettinger i kreft som løser dette misforholdet: en klasse som representerer gener som ligner på vanlige skjøre språk gener, og en annen som er tumor suppressor-lignende . Disse to typer slettinger er sannsynlig å oppstå fra ulike mekanismer, basert på deres ulike sletting størrelser og deres tendens til å co-skje. Den ene klassen av slettinger, da svært tilbakevendende, overlapper et felles nettsted og i vesentlig grad påvirker uttrykk for de underliggende genene, noe som indikerer at tilbakefall er drevet av selektiv fordel til et økende tumorceller. I kontrast, gjør slettinger i vanlige skjøre språk-lignende gener ikke overlappe et felles nettsted heller ikke de har signifikant effekt på underliggende genuttrykk, som alle er i samsvar med deres gjentakelse blir drevet av den iboende ustabilitet av genomisk locus snarere enn av selektiv nytte.
Våre funn fastslå at de fleste brennslettinger tilhører klassen som representerer tumorsupressorproteinene-lignende gener og ikke vanlige skjøre språk gener. Dette er den eneste uenighet vi har med en fersk studie som tyder på at de fleste brennslettinger i kreft er skjøre lignende delvis basert på delvis på deres tilbøyelighet til å være heterozygot heller enn homozygot [16]. Vi mener imidlertid at denne egenskapen er ikke nyttig som en klassifikator fordi flere kreftdempere, inkludert
TP53 Hotell og
CDH1
, er berørt av brenn heterozygote slettinger. Det kan være mange haploinsufficient tumor dempere, for eksempel
p27KIP1 product: [33], gjenstår å bli oppdaget, og dataverktøy som rabatt disse ville være misforstått. I noen tilfeller kan homozygot delesjon av en tumor suppressor være dødelig, noe som kan være tilfelle for spindelenheten sjekkpunkt genet
MAD1L1
som vi har funnet her for å være svært ofte påvirket av heterozygote fokale slettinger. Selv
MAD1L1
er ennå ikke i den kosmiske database av tumordempere, heterozygot sletting av
MAD1L1
har vist seg å øke forekomsten av svulster forårsaket av delvis tap av
TP53
