Abstract
SWI /SNF er en multi-subenhet kromatin remodelle kompleks som bruker energien i ATP hydrolyse for å omplassere nukleosomer, og dermed modulerende genet uttrykk. Samle bevis tyder på at SWI /SNF fungerer som en tumor suppressor i visse typer kreft. Imidlertid spekteret av SWI /SNF-mutasjoner på tvers av kreft hos mennesker har ikke blitt systematisk undersøkt. Her utvunnet vi hel-exome sekvense data fra 24 publiserte studier som representerer 669 saker fra 18 neoplastiske diagnoser. SWI /SNF mutasjoner var utbredt på tvers av ulike kreft hos mennesker, med et overskudd av skadelige mutasjoner, og en samlet frekvens nærmer
TP53
mutasjon. Mutasjoner forekommer oftest i
SMARCA4
enzymatisk subenhet, og i underenhetene tenkt å gi funksjonell spesifisitet (
ARID1A
,
ARID1B
,
PBRM1
, og
ARID2
). SWI /SNF mutasjoner var ikke gjensidig eksklusive andre muterte kreftgener, inkludert
TP53 Hotell og
EZH2 plakater (begge tidligere knyttet til SWI /SNF). Våre funn implisere SWI /SNF som en viktig, men underkjennes tumor suppressor i ulike kreft hos mennesker, og gir en viktig ressurs for å veilede fremtidige undersøkelser
Citation. Shain AH, Pollack JR (2013) The Spectrum av SWI /SNF Mutasjoner, allestedsnærværende i kreft hos mennesker. PLoS ONE 8 (1): e55119. doi: 10,1371 /journal.pone.0055119
Redaktør: Fatah Kashanchi, George Mason University, USA
mottatt: 11 september 2012; Godkjent: 19 desember 2012; Publisert: 23 januar 2013
Copyright: © 2013 Shain, Pollack. 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:. Denne studien ble finansiert delvis med tilskudd fra NCI: R01CA112016 (JRP). A.H.S. ble støttet av stipend fra NSF, Stanford Graduate Fellowship-programmet, og Cancer Biology program. 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
Switch /sukrose NonFermentable (SWI /SNF) er en kromatin remodelle kompleks opprinnelig identifisert i gjær genetiske skjermer for gjær parring-type veksling og sukrose gjæring gener [1], [2]. Disse tilsynelatende ulike aktiviteter underst sine vidtrekkende roller i ulike biologiske prosesser. SWI /SNF bruker energien til ATP hydrolyse for å omplassere nukleosomer, og dermed regulere tilgang til DNA og moduler transkripsjon og DNA replikasjon /reparasjon [3].
SWI /SNF komplisert, konservert fra gjær til mennesker, er sammensatt av 10-15 biokjemisk-distinkte subenheter (anmeldt her [3] – [5]). Hos mennesker komplekset inneholder ett av to gjensidig eksklusive ATPase enzymatiske underenheter, SMARCA2 (hBRM) eller SMARCA4 (BRG). I tillegg inneholder den komplekse én av tre gjensidig eksklusive subenheter tenkt å gi funksjonell spesifisitet: ARID1A (BAF250A), ARID1B (BAF250B), eller PBRM1 (BAF180). ARID1A og ARID1B er funnet assosiert med «BAF» komplekser (BRG1- eller hBRM-tilknyttede faktorer), som inneholder enten enzymatisk underenhet. PBRM1, sammen med ARID2 (BAF200) og BRD7, finnes bare i «PBAF» komplekser (polybromo-assosiert BAF), som inneholder SMARCA4. Til slutt, er det flere «core» og «tilbehør» subenheter (noen gjensidig utelukkende) som er forbundet med alle versjoner av komplekset: SMARCB1 (BAF47 /SNF5), SMARCC1 (BAF155), SMARCC2 (BAF170), SMARCE1 (BAF57), [SMARCD1 (BAF60A), SMARCD2 (BAF60B), eller SMARCD3 (BAF60C)], [PHF10 (BAF45A), DPF1 (BAF45B), eller DPF2 (BAF45D)]; DPF3 (BAF45C); og [ACTL6A (BAF53A) eller ACTL6B (BAF53B)]. De ulike kombinatoriske sammenstillinger er tenkt å støtte kontekstavhengige aktiviteter i komplekset
I løpet av det siste tiåret har bevis montert for å indikere at SWI /SNF spiller en svulst undertrykkende rolle i menneskelig kreft -. Grundig gjennomgått andre steder [3 ] – [5]. Den mest overbevisende sak har vært at av
SMARCB1 plakater (SNF5), som ble funnet å være homozygously inaktivert i nesten alle rhabdoid svulster (en sjelden pediatrisk malignitet) [6]. Oppfølgingsstudier viste at
SMARCB1
knockout mus er utsatt for tilsvarende svulster [7]. Senere studier rapporterte mutasjoner som impliserte andre SWI /SNF subenheter, inkludert
SMARCB1
i lungekreft [8], [9]. Men til tross for disse studiene, hadde rollen som SWI /SNF komplekser i kreft gått stort sett lite verd i mange år.
Nylig, med bruk av raske og billigere DNA-sekvensering teknologier, hel-exome undersøkelser av humane kreftformer har re-vitalis mutasjon discovery innsats. Flere slike studier har nylig rapportert komponenter av SWI /SNF å bli mutert ved høy frekvens i enkeltkrefttyper, tiltrekke fornyet spenningen rundt SWI /SNF og kreft [10] – [16]. Imidlertid har de fleste publiserte exome studier fokuserte bare på «topp treff», som de mest høyt muterte gener. Det har ikke vært systematisk forsøk på å definere frekvens og spekteret av SWI /SNF subenheten mutasjoner over kreft hos mennesker. Derfor, her rapporterer vi mutasjons spekteret av 20 kanoniske SWI /SNF subenhetgenene over 18 forskjellige kreftdiagnoser, tegning fra 24 hel-exome sekvense studier som representerer 669 pasientprøver. Den resulterende makroskopiske visning av komplekset gir unik innsikt i genetikk og tumorbiologi av SWI /SNF.
Bemerkelsesverdig, mutasjoner i SWI /SNF var til stede på høy frekvens på tvers av mange forskjellige krefttyper (Fig. 1a). Kreft med høyest SWI /SNF mutasjon priser var eggstokk klarcellet karsinom (75%), klarcellet nyrecellekarsinom (57%), leverkreft (40%), magekreft (36%), melanom (34%), og kreft i bukspyttkjertelen (26%). På tvers av alle krefttyper, den gjennomsnittlige frekvensen av SWI /SNF mutasjoner (19%) nærmet seg
TP53 plakater (26%;. Vist for sammenligning i figur 1A)., Enkelt mest mutert tumorsuppressorgenet
A. Søylediagram viser hyppigheten av nonsynonymous mutasjoner i SWI /SNF (
midt
, teller mutasjoner i noen av 20 subenhetgenene) og
TP53 product: (
forlot
) for hver av de 18 kreftdiagnoser kartlagt. Den gjennomsnittlige hyppighet av de 18 tumor diagnoser er angitt i rødt. Det lille antall prøver med mutasjoner i to forskjellige SWI /SNF subenheter var ikke dobbel-telles. B. frekvensfordeling ved mutasjon klassen er indisert for SWI /SNF subenhetgenene (
høyre
) og for alle exome-sekvensert gener (
forlot
). Legg merke til at klassen fordeling av SWI /SNF mutasjoner betydelig vridning mot skadelige mutasjoner (
P
= 1,0 × 10
-18, chi-kvadrat test). Slå opp Metoder for en detaljert beskrivelse av disse dataene.
Resultater og Diskusjon
SWI /SNF mutasjoner er felles på tvers av ulike krefttyper
For å kartlegge spekteret av SWI /SNF mutasjoner i kreft hos mennesker, analyserte vi data fra 24 hel-exome studier [10] – [13], [17] – [36] sammen spenner over 18 ulike krefttyper (se Methods). Valgte karakteristikk av de 24 studier er oppsummert i tabell 1. Mer detaljert informasjon, inkludert egenskapene til sekvense plattformen, fold-sekvensering dekning, og genommutasjons frekvenser (ved mutasjonstypen og anslåtte effekt) er oppsummert i tabell S1. Den mutasjonsstatus av de 20 gener som koder kanoniske subenheter av menneskelig SWI /SNF er beskrevet i Tabell S2.
Gitt størrelsen på SWI /SNF genomisk «fotavtrykk» (som strekker seg over 20 gener), det kan hevdes at SWI /SNF er utsatt for passasjer mutasjoner som kan blåses mutasjonsfrekvensen av komplekset. For å løse dette problem, sammenlignet vi fordelingen av mutasjonstyper i SWI /SNF subenhetgenene med den i hele exome (Fig. 1B). Vår analyse viste en bemerkelsesverdig skew av mutasjoner i SWI /SNF gener, med en betydelig økt andel av forventet skadelige mutasjoner (rammeskifte, tull, omorganisering, spleise-site, og missense-skade) sammenlignet med spådd missense-godartet og synonyme mutasjoner (
P
= 1,0 × 10
-18, chi-kvadrat test). Dette mønsteret tyder på at de fleste observerte SWI /SNF mutasjoner er sannsynlig driver endringer.
Ja, i stedet for å overestimere hyppigheten av SWI /SNF inaktivering (på grunn av en viss grad av passasjer mutasjoner), sekvense analyse trolig undervurderer den sanne hyppigheten av SWI /SNF inaktivering. Bevis eksisterer som genomisk DNA slettinger, rearrangements og epigenetisk lyddemping gi alternative mekanismer for å inaktivere SWI /SNF subenheter [14], [37]. Videre er virkningen av mutasjoner på protein ekspresjon og funksjon ikke er tilstrekkelig utforsket. Bare én av de exome studier analysert her også evaluert protein nivåer, finne
ARID1A
mutasjoner assosiert med redusert eller mistet ARID1A uttrykk (ved immunhistokjemi) i magekreft [13] (og det samme hadde blitt vist separat for eggstokkreft klar cellekreft [15]). Systematisk arbeid med kartlegging alle genetiske, epigenetiske og protein endringer ville være nødvendig for å komme fram til den sanne frekvens på SWI /SNF endringer.
SWI /SNF mutasjoner i spesifikke krefttyper
På grunn av sin høye mutasjonsfrekvens (36-75%, fig. 1A), en sannsynlig svulst undertrykkende rolle SWI /SNF komplisert hadde blitt anerkjent av de respektive forfatterne av studien i eggstokkene klarcellet karsinom, klar nyrecellekarsinom, leverkreft, magekreft og kreft i bukspyttkjertelen [10] – [16]. Likevel, nesten alle disse studiene fremhevet bare ett høyt mutert subenhet (f.eks
ARID1A
mutasjon i eggstokkene klarcellet karsinom), mens vår analyse også avdekket mindre hyppige mutasjoner av andre SWI /SNF subenheter i de samme tumor typer (tabell S2)
Spesielt mutasjons data implicating en svulst undertrykkende rolle SWI /SNF (mutasjonsfrekvenser 11-34%, fig. 1a). er også overbevisende for melanom, diffuse store B-celle lymfom (DLBCL), myelomatose, glioblastom, og hode og nakke kreft, men hadde ikke vært verdsatt. I disse kreftformene, SWI /SNF mutasjoner gikk sannsynlig ubemerket fordi de var spredt over flere SWI /SNF subenheter, ingen av seg selv nå en kritisk terskel. Blant denne gruppen av kreft, melanom utstilt høyeste SWI /SNF mutasjonsraten.
Mens melanomer har en iboende høy mutasjonsraten fra UV-stråling, mutasjonene nevnt her vise egenskapene til tumor suppressor driver mutasjoner. Blant 29 tilfeller sekvensert [27] – [29], 17 nonsynonymous mutasjoner truffet
ARID1A product: (n = 5),
SMARCA4 product: (n = 4),
ARID2 product: ( n = 3),
SMARCB1 product: (n = 3),
SMARCA2 product: (n = 1), og
SMARCC1 product: (n = 1) (tabell S2). Disse inkluderer en homozygot mutasjon i
ARID2 Hotell og tre mutasjoner målretting
SMARCB1
i samme pasientprøven, og dermed sannsynligvis påvirker både alleler. Videre mutasjonstyper inkludert 5 nonsense mutasjoner, 9 sannsynligvis bringmissense mutasjoner (som kalles av polyphen-2 [38]), en muligens skadelige missense mutasjon, og 2 godartede missense mutasjoner. Bare én av de tre melanom studier [28] rapporterte om synonyme mutasjoner, hvor det var 2 synonyme mutasjoner (ett hver for
SMARCA4 Hotell og
SMARCC1
) sammenlignet med 7 nonsynonymous mutasjoner (den nonsynonymous: synonymt mutasjon forholdet i melanom exome var 1,9: 1). Gitt de synonyme mutasjoner, og den relativt høye mutasjonsraten i melanom, er det sannsynligvis noen bakgrunn passasjer mutasjonsraten av SWI /SNF i melanom. Ikke desto mindre tap av heterozygositet (LOH, som følger av den homozygot mutasjon og multiple mutasjoner i det samme gen og prøve), den skadelige mutasjon skjevheter, og gjentakelse av mutasjoner i flere subenheter helt antyder at mange eller de fleste av disse mutasjoner er drivere.
I 68 diffuse store B-celle lymfomer [20] – [22], nonsynonymous mutasjoner målrettet
ARID1B product: (n = 4),
ARID1A product: (n = 2)
PBRM1 product: (n = 2),
DPF2 product: (n = 2),
SMARCC2 product: (n = 1), og
SMARCD3 plakater (n = 1). Disse mutasjoner kan klassifiseres i følgende typer: nonsense (n = 3), rammeskifte (n = 1), spleise-site (n = 1), sannsynligvis-ødeleggende missense (n = 2), godartet-missense (n = 1 ), og missense mutasjoner av usikker betydning (n = 4). LOH informasjon ikke var tilgjengelig fra de to DLBCL studiene. En studie [20] rapporterte om synonymt mutasjoner, og bare en synonymt mutasjonen forekom hos
ARID2
sammenlignet med 9 nonsynonymous mutasjoner over flere andre SWI /SNF subenhetgenene. Den høye frekvensen av mutasjoner, regelmessighet i gener, og de skadelige skjev av mutasjoner alt tyder på en tumor undertrykkende rolle SWI /SNF i DLBCL.
fra 38 multiple myelomer som ble sekvensert [30], seks hadde mutasjoner i seks forskjellige SWI /SNF subenheter, fordelt slik: 2 rearrangements, 2 trolig bringmissense mutasjoner og 2 godartet-missense mutasjoner. Hyppigheten av synonyme mutasjoner og LOH informasjonen var ikke tilgjengelig fra denne studien. Dermed blir saken for SWI /SNF som en tumor suppressor stoler mest på hyppigheten av SWI /SNF mutasjoner. Spesielt bakgrunnen mutasjonsraten var ikke spesielt høy for myelomatose, og følgelig SWI /SNF mutasjoner er neppe alle representerer: kun passasjer hendelser.
I glioblastoma multiforme (GBM) [23], 4 av 22 prøver næret SWI /SNF mutasjoner. En prøve hadde to forskjellige mutasjoner i samme gen (
ARID1A
) tyder på mutasjoner slående begge alleler og gjør en sterk sak at disse mutasjonene er driver mutasjoner.
SMARCA4
,
SMARCA2
, og
SMARCC2
hver hadde en enkelt trolig-ødeleggende missense mutasjon, men
SMARCC2
hadde også en synonymt mutasjon. Større validerings innsats vil være nødvendig, men den samlede mutasjonsmønsteret antyder driver mutasjoner i GBM.
Hode og nakke kreft hadde totalt 12 mutasjoner av de 106 prøvene sekvensert i to studier [24], [ ,,,0],25]. Den mutasjonsfrekvensen i hode og nakke kreft er relativt høy på grunn av tobakk eksponering i en undergruppe av pasienter. Likevel, de 12 mutasjonene treffer
ARID1A
,
ARID1B
,
PBRM1
,
ARID2
,
SMARCA4
,
SMARCA2
, og
SMARCC2
kan brytes ned som følger: 3 tull, en rammeskifte, 4 trolig-ødeleggende missense, 2 muligens-ødeleggende missense, og 2 godartede-missense mutasjoner, som representerer en skjevhet mot skadelige mutasjoner i forhold til exome omfattende mutasjons statistikk. Noen gener ble recurrently mutert, inkludert
ARID1A
,
ARID1B
,
SMARCA4
, og
PBRM1
. Informasjon om LOH og synonyme mutasjoner var ikke tilgjengelig fra disse studiene
medulloblastoma, brystkreft, og kronisk lymfatisk leukemi (KLL) alle viste lavere, men trolig betydelig SWI /SNF mutasjon priser (4-10%;. Fig. 1A). I tilfelle av medulloblastoma [26], var det et rammeskifte mutasjon i
ARID1A
og muligens-ødeleggende missense mutasjon i
SMARCA4
. I tillegg til de mutasjoner fra hele exome sekvense data,
SMARCA4
ble funnet mutert i 2 ekstra prøver fra en validering kohort forbundet med den samme studien [26]. Videre tre
ARID1A
mutasjoner er blitt rapportert i egne validerings innsats [39].
Når det gjelder brystkreft [17], bare en eneste skade missense mutasjon ble identifisert i
ARID1B
. Men prøvesettet var små og ikke gjenspeiler kjent brystkreft heterogenitet (alle 11 prøver fra studien var trippel negativ brystkreft, dvs. negative for østrogenreseptoren, progesteron reseptor og Her2); dermed konklusjonene skal være varmebehandlet. Likevel har andre rapporter identifisert
ARID1A Hotell og
PBRM1
mutasjoner i brystkreft [39] -. [42], noe som tyder på en sannsynlig svulst undertrykkende rolle i komplekset
I Ved CLL [18], [19], 4,5% av tilfellene næret SWI /SNF-mutasjoner. Selv om forholdsvis lav, er denne frekvensen sannsynlig meningsfylt av flere grunner. Først var det 196 KLL tilfeller sekvensert mellom de to studiene, noe som gjør dette til en av de høyere drevet krefttyper som er inkludert i denne analysen, og åtte av disse tilfellene hadde en mutasjon i et SWI /SNF subenheten. To mutasjoner hver treffe
ARID1A Hotell og
BRD7
, noe som tyder på en viss grad av tilbakefall innen subenheter. Av de åtte totalt mutasjoner, en var en tull mutasjon, fem ble trolig ødeleggende missense mutasjoner, og to ble spådd godartet-missense mutasjoner, igjen tyder på en skew mot skadelige mutasjoner (synonyme mutasjoner ble ikke rapportert i disse to studiene). Viktigere, er den samlede mutasjonsraten for KLL relativt lav; den gjennomsnittlige CLL tilfelle hadde bare 15 mutasjoner, svarende til en mutasjonshastighet på mindre enn en mutasjon /MB exome sekvensert. Videre enkelt mest muterte genet i KLL,
SF3B1
, ble selv mutert i bare 15% av tilfellene. Dermed observerte SWI /SNF mutasjoner, om enn uvanlig, er sannsynligvis meningsfylt.
Ingen SWI /SNF mutasjoner ble identifisert i tykktarmskreft, myelodysplasi, oligodendroglioma, bukspyttkjertelen nevroendokrine svulster, og bukspyttkjertelen cyster [17], [31 ], [32], [35], [36]. Det er verdt å merke seg at disse svulster, med unntak av tykktarmskreft, har en tendens til å være mindre aggressiv eller godartet. Det er imidlertid mulig at SWI /SNF mutasjoner forekommer, men var ikke tydelig fordi studiene ble under-drevet, eller fordi prøvesettene var forutinntatt. I den forbindelse, tykktarm kreft sekvensert synes å alle være mikro stabil (basert på de lave samlede mutasjonsfrekvenser), og dermed ikke representative for alle tykktarm kreft subtyper. Forbløffende nok SWI /SNF mutasjoner i mage kreft tendens til å oppstå i mikro ustabil (MSI) svulster [13]. Faktisk, målrettet resequencing av
ARID1A
over flere krefttyper tyder på at det er inaktivert i en høy andel av MSI tykktarm kreft tilfeller [39]. Videre
SMARCC1
har blitt rapportert å være mangelfull i en enkelt tykktarmskreft cellelinje [37]. Dermed bevisene samlet tyder på at SWI /SNF kan spille en rolle i tykktarm tumorigenesis.
bukspyttkjertelen cyste studie [35] sekvensert åtte prøver av serøs cystadenomas (SCAS), intraductal papillær mucinkjertler svulster (IPMNs), mucinous cystisk neoplasmer (MCN), og solide pseudopapillary svulster (SPNer). IPMNs og Nettverkene er de eneste cyster med kapasitet til å utvikle seg til frank adenokarsinom; men de er ikke de kanoniske bukspyttkjertelen intraepitelial neoplasi (Panin) lesjoner som vanligvis forut bukspyttkjertel ductal adenokarsinom (PDAC) [43]. I motsetning til de exome data, har tap av SMARCA4 ekspresjon på proteinnivået er rapportert i en undergruppe av IPMNs [44]. Mer arbeid er nødvendig for å karakterisere status for SWI /SNF i bukspyttkjertelen kreft forstadier, og for den saks skyld tidspunktet for SWI /SNF mutasjoner under utvikling og progresjon av andre menneskelige kreftformer.
En bemerkelsesverdig funn av vår analysen er bredden i tumortyper som SWI /SNF er mutert – fra hjernen, til blodkreft, til ulike solide epiteliale kreftformer. Riktignok forskjellige krefttyper utviser forskjellig SWI /SNF mutasjon frekvenser og subenheten preferanser (omtalt mer nedenfor), er SWI /SNF mutasjoner på hele ikke begrenset til noen vev opprinnelse, histologisk, eller molekylær subtype av kreft. Mekanistisk, øker dette muligheten for at SWI /SNF kunne arbeide gjennom en generell tumor suppressor veien (e) snarere enn noen avstamning-spesifikk sti.
SWI /SNF mutasjoner fortrinnsvis rettet mot visse subenheter
ovennevnte data indikerer at SWI /SNF-underenheter er ofte mutert i humane kreftformer. Vi neste spurt om visse subenheter i komplekset ble fortrinnsvis målrettet. De SWI /SNF komplekse underenheter kan tildeles lag tre funksjonelt atskilte grupper – en enzymatisk subenhet (SMARCA2 eller SMARCA4), en underenhet tenkt å gi funksjonell spesifisitet til komplekse (heretter omtalt som målgruppe subenheter, ARID1A, ARID1B eller PBRM1), og de resterende kjerne- og variant subenheter (heretter referert til som stillas subenheter) [3]. Across de 13 krefttyper med SWI /SNF mutasjoner, overvekt av mutasjoner skjedde i SMARCA4 enzymatiske subenheten og i de tre rettet mot underenhetene (Fig. 2A). Mutasjoner skjedde, men mindre vanlig i stillas subenheter.
A. Den gjennomsnittlige frekvensen av nonsynonymous SWI /SNF subenheten mutasjoner (for de 18 kreftdiagnoser analyserte) indikeres oppå en skjematisk fremstilling av det SWI /SNF komplisert. Mutasjoner fortrinnsvis treffer
SMARCA4
enzymatisk subenhet og flere målretting subenheter (
ARID1A
,
ARID1B
,
PBRM1
, og
ARID2
). B. Heatmap (fargeskalaen er angitt) viser antall nonsynonymous mutasjoner er funnet i hver SWI /SNF subenhetgen fra exome datasett analysert. Merk at noen krefttyper viser selektiv mutasjon av enkelt SWI /SNF subenheter, f.eks
ARID1A
i eggstokkene klarcellet karsinom (CCC) og magekreft, mens de fleste andre krefttyper ikke. For forenkling, er bare de SWI /SNF underenheter og krefttyper som har mutasjoner vist.
Oppdagelsen av at mutasjoner oppstår på tvers av flere ulike SWI /SNF subenheter tyder på at den viktigste effekten av mutasjoner kan være å inngå kompromisser i del av eller hele den funksjonelle aktiviteten til komplekset. Overvekt av mutasjoner i de enzymatiske og målretting subenheter tyder på at disse underenhetene kan være mest kritiske til SWI /SNF funksjon. I samsvar med denne tolkningen, ble germline mutasjoner av flere SWI /SNF subenheter nylig funnet å ligge til grunn Coffin-Siris syndrom (CSS, en sjelden utviklingsforstyrrelse) [45], noe som tyder på en genetisk likhet i ulike subenheter. Av 16 SWI /SNF subenheter sekvensert over 23 personer med CSS, ble mutasjoner funnet i
SMARCA4 product: (26%),
ARID1B product: (26%),
SMARCB1 plakater (17 %),
ARID1A product: (13%),
SMARCA2 product: (4%), og
SMARCE1 product: (4%) [45]. Spesielt, sett berørte SWI /SNF-underenheter i stor grad ligner det humane cancere, som støtter at visse enzymatiske og målrettet mot underenhetene er sannsynligvis mest kritisk for funksjonen av komplekset. Likevel er det sannsynlig å være ekstra finesse med hensyn til mulige forskjellige funksjoner av SWI /SNF-komplekser med forskjellige subenhet sammensetninger, celle og vev-type spesifisiteten av disse komplekser, og i tilfelle av mutasjoner, mulig kompenserende aktivitet av rest SWI /SNF komplekser (inneholder ikke-mutert alternative subenheter).
Ja, du ser hver av de 13 krefttyper separat, interessante mutasjonsmønstre dukker opp (fig. 2B). Noen krefttyper utstillingen mutasjoner hovedsakelig i en enkelt SWI /SNF subenheten, inkludert (og som også bemerket av forfatterne i disse studiene)
ARID1A
i eggstokkene klar cell carcinoma og magekreft, og
PBRM1
i nyrecellekarsinom. De fleste andre, inkludert melanom, kreft i bukspyttkjertelen, og DLBCL, utstillings en mer balansert spekter av mutasjoner blant de vanligste muterte underenheter. For de tumortyper hvor en enkelt subenhet er hovedsakelig påvirket, er det mulig at underenheten (og kompleksene inneholdende den) har celler eller vev-type spesifikke funksjoner som utgjør dens selektiv inaktivering. Slik er nesten helt sikkert tilfelle for funn av
SMARCB1 plakater (SNF5) mutasjoner i alle rhabdoid svulster [7]. Alternativt celle eller vev-typespesifikke mutasjonsprosesser (f.eks knyttet til tilgangen av genomisk loci) kan være i drift.
Et interessant spørsmål er om innen en bestemt SWI /SNF subenhetgen, mutasjoner påvirker spesifikke rester eller strukturelle /funksjonelle domener. Data fra exome studiene analyserte her ikke avsløre åpen mutasjon «hotspots» (Figur S1). Men dataene er for sparsom til å trekke bastante konklusjoner. Vi registrerer at noen valideringsstudier som evaluerer enkelt SWI /SNF subenheter (f.eks
ARID1A
) i mye større kohorter, har heller ikke observert mutasjon hotspots [13], [15]. I denne forbindelse vises SWI /SNF å være forskjellig fra
TP53
, hvor mutasjoner uforholdsmessig rettet mot et lite antall kodoner, og for det meste forekommer i løpet av en enkelt (i dette tilfellet, DNA-binding) domene [46].
Vi har også undersøkt, på tvers av de krefttypene, enten mutasjoner i forskjellige SWI /SNF subenheter var gjensidig eksklusive hverandre. Noe overraskende, mutasjoner i to forskjellige SWI /SNF subenheter skjedde innenfor den samme pasienten svulst omtrent like ofte som forventes ved en tilfeldighet (dvs. som anslått av kvadratet av SWI /SNF mutasjonsfrekvensen i en gitt tumortype) (Fig. 3) . Dette funnet tyder på at mutasjons treff i to forskjellige SWI /SNF subenheter er ikke funksjonelt overflødig, men heller at hver kan gi inkrementell forstyrrelse eller avbrudd av komplekset.
Heatmaps skildre mutasjonsstatus for hver SWI /SNF subenhetgen i hvert tumorprøve, vist for de sju krefttyper med den høyeste frekvensen av SWI /SNF mutasjoner. Rader og kolonner representerer tumorprøver og SWI /SNF subenhetgenene hhv. Blå indikerer tilstedeværelse av en nonsynonymous mutasjon. Prøver med mutasjoner i to forskjellige SWI /SNF subenheter identifiseres med en rød pil.
TP53
mutasjoner er også indikert, som er
EZH2
aktive mutasjoner for DLBCL studien (
nederst til venstre
panel).
SWI /SNF mutasjoner er ikke gjensidig eksklusive andre kreft genmutasjoner
svulsten undertrykkende funksjon SWI /SNF har blitt foreslått å operere ved å kontrollere uttrykket eller aktivitet av spesifikke gener og stier, inkludert Rb, TP53, Polycomb, Sonic pinnsvin, Myc, stamcelle programmer, og nukleær hormonreseptor signalering [3], [47]. Vår exome analyse gitt en unik mulighet til å prøve å systematisk identifisere de viktigste trasé som medierer SWI /SNF svulst undertrykkelse, ved gjensidig eksklusivitet analyse. Spesielt, to forskjellige gener som opererer langs i det samme lineære reaksjonsvei, f.eks
KRAS Hotell og
BRAF
, antas mindre sannsynlig å bli mutert i samme tumorprøve fordi mutasjoner ville være funksjonelt overflødig. Dermed vil identifisere kreftgener som er mutert bare i tumorer uten SWI /SNF-mutasjon innebære en felles bane. Likeledes identifisere kreftgener som alltid er mutert i svulster med SWI /SNF mutasjon (gjensidig inclusivity) kan foreslå nødvendige samarbeids trasé.
For å ta gjensidig eksklusivitet, må vi først fokusert på forholdet mellom SWI /SNF og mutasjoner av
TP53
. Nyere studier rapporterte gjensidig eksklusivitet av
ARID1A Hotell og
TP53
mutasjoner i begge eggstokkene klar cell carcinoma og magekreft [13], [47]. Vår analyse av exome datasett bekreftet en gjensidig-eksklusivt forhold mellom SWI /SNF og
TP53
mutasjoner i eggstokkene klar cell carcinoma og magekreft (Fig. 3); selv om statistisk signifikans ble bare nådd for magekreft (P = 0,018; Fishers eksakte test). Spesielt, var imidlertid ingen slik gjensidig utelukkende forhold tydelig for andre krefttyper, inkludert kreft i bukspyttkjertelen, melanom, leverkreft, og DLBCL (Fig. 3). Faktisk, i kreft i bukspyttkjertelen, alle tilfeller med SWI /SNF mutasjoner faktisk er gjennomført
TP53
mutasjoner, noe som tyder på en utvikling i retning av gjensidig inkludering. (
P
= 0,085; Fishers eksakte test)
Videre data tyder på et behov for forsiktighet i tolkningen av gjensidig eksklusivitet SWI /SNF og
TP53
mutasjoner. Eggstokkreft og mage kreft er både histologiske og genetisk forskjellige sykdommer, og gjensidig eksklusivitet kan heller korrelerer med kreft subtypene snarere enn reflektere en mekanistisk forhold. Faktisk, i magekreft SWI /SNF mutasjoner tendens til å oppstå i MSI svulster, mens
TP53
mutasjoner oppstår vanligvis i mikro stabile svulster [13]. Således kan gjensidig eksklusivitet her forholder seg mer til forskjellige mutagene prosesser.
SWI /SNF er også blitt foreslått å undertrykke tumorvekst ved å antagonisere virkningene av onkogene polycomb undertrykkende komplekset 2 (PRC2), speiling sin rolle i utvikling [ ,,,0],14], [48]. Omtrent 15% av DLBCL tilfeller havn aktiverende mutasjoner i
EZH2
, den enzymatiske komponent av PRC2. Dermed gir en mulighet til å vurdere gjensidig eksklusivitet SWI /SNF og PRC2 endringer DLBCL. Spesielt vår analyse avdekket flere pasientprøver med både SWI /SNF og
EZH2
mutasjoner (Fig. 3), ikke støttende av gjensidig eksklusivitet.
siden forsøkte å ta en mer systematisk tilnærming til identifisere kreft genmutasjoner utviser gjensidig eksklusivitet med SWI /SNF mutasjon. Til denne effekten, analyserte vi de beste 189 muterte gener (alle gener med ≥13 mutasjoner) over de 24 exome studier. De 189 gener inkludert andre kjente kreftgener (f.eks
KRAS
,
BRAF
,
CDKN2A
,
PTEN
,
NF1
,
APC
,
SMAD4
, etc) og representerte mange av de kanoniske signalveier (f.eks Ras, PI3K, wnt, Notch, etc) i kreft. Til tross for dette, ble ingen signifikante gjensidig eksklusive (eller gjensidig inkluderende) relasjoner med SWI /SNF mutasjoner identifisert (Fig. 4 og tekst S1).
For hvert panel, rekker tilsvare tumorprøver og kolonner tilsvare til gener. Innenfor matriser, blå tilsvarer en nonsynonymous mutasjon mens grå tilsvarer ikke rapportert mutasjon. Radene er bestilt først basert på SWI /SNF mutasjonsstatus og andre på kreft subtype (kommentert i vekslende svart og brun tekst,
forlot
). A. mutasjonsstatus av de 189 mest høyt muterte gener på tvers av exome studier i relasjon til SWI /SNF-mutasjonsstatus. De 189 gener er rang bestilt fra venstre til høyre, fra de mest mutasjons-inclusive til de mest mutasjons-eksklusiv med SWI /SNF mutasjoner. B. zoomet inn visning av mutasjonsstatus av de fire mest eksklusive genmutasjoner (
FAT2
,
NEB
,
CSMD1
,
SF3B1
); ingen statistisk signifikant. Ytterligere diskusjon er gitt i tekst S1. C. zoomet inn visning av mutasjonsstatus av utvalgte kreftgener. Disse genene er merket med en stjerne i panelet
A
. Ytterligere diskusjon er gitt i tekst S1.
Det er mulig at vår analyse var under-drevet å identifisere ekte gjensidig eksklusive relasjoner. Alternativt er det mulig (og vi favorisere forklaring som) SWI /SNF heller effektiviserer svulst undertrykkelse ved å påvirke flere veier, inkludert Rb, TP53, Polycomb, Sonic pinnsvin, Myc, stamcelle programmer, nukleær hormonreseptor signalering, og sannsynligvis andre som gjenstår å bli oppdaget. Denne «en-til-mange» forhold ville skjule gjensidig eksklusivitet analyse.
