Abstract
Ved hjelp av genuttrykk data for å forbedre vår kunnskap om kontrollnettverk er relevante for kreft biologi og terapi er en utfordrende, men haster oppgave. Basert på forutsetningen at gener som blir uttrykt sammen i en rekke celletyper er sannsynlig å funksjoner sammen, avledet vi innbyrdes korrelerte gener som fungerer sammen i forskjellige prosesser i epitel-lignende tumorceller. Expression-korrelert gener ble avledet fra data for de NCI-60 humane tumorcellelinjer, samt data fra den brede instituttets CCLE cellelinjer. NCI-60 cellelinjer som selektivt uttrykt et gjensidig korrelert undergruppe av trange veikryss gener fungerte som en signatur for epitel-lignende kreftceller. Disse signaturcellelinjer tjente som et frø for å utlede andre korrelerte gener, hvorav mange har hatt forskjellige andre epiteliale-relaterte funksjoner. Litteraturstudie ga molekylær interaksjon og funksjon informasjon om disse genene, som molekylære interaksjons kartene ble montert. Mange av genene hadde epiteliale funksjoner som ikke er relatert til tett veikryss, viser at nye funksjonskategorier ble utløst. De mest høyt korrelerte gener ble innblandet i følgende epiteliale funksjoner: samhandling på tett veikryss (CLDN7, CLDN4, CLDN3, MARVELD3, MARVELD2, TJP3, CGN, CRB3, LLGL2, EpCAM, LNX1); samhandling på adherens veikryss (CDH1, ADAP1, CAMSAP3); interaksjoner på desmosomes (PPL, PKP3, jup); transkripsjon regulering av celle-celle krysset komplekser (GRHL1 og 2); epitel RNA spleise regulatorer (ESRP1 og 2); epitel vesikkel trafikk (RAB25, EPN3, GRHL2, EHF, ADAP1, MYO5B); epitel Ca (2) signal (ATP2C2, S100A14, BSPRY); terminal differensiering av epitelceller (OVOL1 og 2, ST14, PRSS8, SPINT1 og 2); vedlikehold av apico-basal polaritet (RAB25, LLGL2, EPN3). Funnene gir grunnlag for fremtidige studier for å belyse funksjonene til regulatoriske nettverk spesifikke for epitelceller lignende kreftceller og å sondere for anti-kreft narkotika mål
Citation. Kohn KW, Zeeberg BM, Reinhold WC, Pommier Y (2014) Gene Expression Korrelasjoner i humane kreftcellelinjer Definer molekylær interaksjon Networks for epithelial Phenotype. PLoS ONE 9 (6): e99269. doi: 10,1371 /journal.pone.0099269
Redaktør: Lucia R. Languino, Thomas Jefferson University, USA
mottatt: 13 mars 2014; Godkjent: 01.05.2014; Publisert: 18 juni 2014
Dette er en åpen-tilgang artikkelen, fri for all opphavsrett, og kan bli fritt reproduseres, distribueres, overføres, endres, bygd på, eller brukes av alle for ethvert lovlig formål. Arbeidet er gjort tilgjengelig under Creative Commons CC0 public domain engasjement
Data Tilgjengelighet:. Forfatterne bekrefter at alle data som underbygger funnene er fullt tilgjengelig uten restriksjoner. Uttrykket data kan nås på følgende måte: Affymetrix Human Genome U95 Set (HG-U95) GEO sjonsnummer: GSE5949, Affymetrix Human Genome U133 (HG-U133) GEO sjonsnummer: GSE5720, Affymetrix Human Genome U133 Plus 2,0 Arrays (HG- U133 Plus 2.0) GEO sjonsnummer: GSE32474, Agilent Whole human Genome Mikromatrise (WHG) GEO sjonsnummer: GSE29288, Affymetrix Genechip Menneskelig Exon 1,0 ST array (GH Exon 1,0 ST) GEO sjonsnummer: GSE29682. Dataene er også tilgjengelig i CellMiner i kategorien «Last ned datasett» på. https://discover.nci.nih.gov/cellminer/loadDownload.do
Finansiering: Finansiert av budsjettet for Laboratory Molekylær farmakologi tildelt fra National Cancer Institute. 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
Progress i kreft biologi og terapi avhenger i stor grad på å forstå de molekylære interaksjoner som styrer viktige regulatoriske nettverk. Den enorme mengden av data på genuttrykk i kreftceller skal bidra til å nå dette målet, men effektivt å utnytte denne informasjonen er fortsatt utfordrende. De fleste maligne solide tumorer utlede fra epitelvev og beholde epiteliale egenskaper til en variabel grad som korrelerer omvendt med ondartet virulens. Vi forsøkte å utnytte genuttrykk data for cellelinjer avledet fra forskjellige humane tumorer å belyse molekylær interaksjon nettverk styre funksjoner nøkkelen til epitelial celletyper, som fører til slutt til dypere forståelse av hvilke faktorer som styrer overganger til mesenchymale karakter, en endring som er antatt å være sentral i oppkjøpet av evnen til kreftceller til å invadere vev og danner fjernmetastaser. Den nåværende Arbeidet fokuserer på gener som uttrykkes selektivt i epitelceller, mens en etterfølgende kommunikasjon vil fokusere på overganger mellom epiteliale og mesenkymale celler tilstander.
epitel er uten tvil den beste definert, så vel som den embryonically tidligste flercellede fenotype. En fremtredende egenskap viktig å epitel er tett veikryss, som bidrar til å holde tilstøtende celler sammen og regulerer transport av molekyler gjennom paracellulære mellomrommet mellom tilstøtende celler [1]. Ekspresjon av et delsett av gener som er assosiert med tett veikryss kan derfor tjene som en indikator på epitel karakter. Dette vil være i samsvar med det generelle prinsippet om at gener som er uttrykt sammen i en rekke omstendigheter eller celletyper er sannsynlig å fungere sammen.
De relative uttrykk nivåer på over 23 000 gener i National Cancer Institute 60 menneske tumorcellelinjer (NCI-60) er blitt sammenstilt til et fritt og lett tilgjengelig database [2]. I en tidligere studie viste vi at et sett av innbyrdes ekspresjon korrelerte-gener i løpet av NCI-60 cellelinjer kan bli satt sammen i nettverk som kontrollerer cellevandring [3].
Vi viser nå at et delsett av NCI-60-cellelinjer som er selektive i ekspresjon av visse trange forbindelses-assosierte gener tjene som en signatur for epitel karakter av tumorceller, og at gener positivt korrelert med den signatur kan settes sammen i nettverk som er involvert i kontrollen av epitel-funksjoner. Vi viser at de uttrykk mønstre i NCI-60 humane cancercellelinjer korrelerer godt med ekspresjon i CCLE /Broad cellelinjer.
Selv om genekspresjon på mRNA-nivå er ikke den eneste determinant av tilsvarende protein ekspresjon ( som vi ennå ikke har tilstrekkelige data), funksjons korrelasjoner er slående.
Den nåværende arbeid kombinerer genekspresjon korrelasjoner med molekylær interaksjon informasjon direkte fra dagens vitenskapelige litteratur å montere molekylær interaksjon nettverk som er spesifikke for epitelial-lignende celler . I tillegg til bioinformatikk analyse, en integrert del av denne studien inkluderer en omfattende gjennomgang av molekylære interaksjoner av gener (og genprodukter) har epitelceller relaterte funksjoner i humane kreftcellelinjer.
Metoder
genuttrykk profiler og korrelasjoner for NCI-60 humane tumorcellelinjer ble oppnådd ved hjelp av «Gene karakternivået z poengsum» web-basert verktøy levert av CellMiner (https://discover.nci.nih.gov/cellminer/). Dette verktøyet gir relativ kvantifisering for cellelinjer fra fem microarray plattformer [2]. CellMiner tilgjengelig Z-score korrelasjon (r) av ekspresjonen av et gitt gen med hensyn til selektivitet for NCI-60 epitelial konsensus (NEC) cellelinjer (se nedenfor og tabell 1). Av de 22,379 gener som det ble validerte data for NEC gener i CellMiner database, brøkdel av gener som har z-score (r) verdier større enn 0,90, 0,80, 0,70, 0,60, 0,50, 0,40 var henholdsvis 0,0005, 0,0023, 0,0056, 0,013, 0,027, 0,059.
genuttrykk data (CCLE_Expression_Entrez_2012-09-29.gct) for humane tumorcellelinjer av kreftcellen Linje Encyclopedia (CCLE) av Broad Institute of MIT og Harvard ble lastet ned fra (https://www.broadinstitute.org/ccle/data/browseData?conversationPropagation=begin). Den nedlastede filen var pre-prosessert ved hjelp av en kombinasjon av UNIX-kommandoer og R-programmer, for eksempel å fjerne oppføringer som genet navn manglet. De uttrykk for hvert gen ble omdannet til et z-poeng for alle prøvene i datasettet (dvs. bety null og enhet standard avvik), ved å bruke R-programmet skala. Den resulterende matrise av genuttrykk profiler ble lagret som en R objekt. En in-house R pakken ble brukt til å samle og normalisere data fra enkeltprøver til en sammenhengende datasett for hver krefttype. De uttrykk for hvert gen ble omdannet til et z-poeng for alle prøvene i datasettet (dvs. bety null og enhet standard avvik), ved å bruke R-programmet skalaen (). Den resulterende matrise av genuttrykk profiler ble lagret på harddisken som en R-objekt.
Gruppert bildekart for genekspresjon og korrelasjoner ble generert ved hjelp av en in-house R pakke.
Informasjon om molekylær interaksjoner og funksjoner ble satt sammen fra nyere litteratur i PubMed. Antallet siterte referanser var begrenset av siterer nyere publikasjoner som inneholder henvisninger til tidligere litteratur. De molekylære interaksjon kart (Mims) ble fremstilt ved å bruke notasjonen som beskrevet av Kohn et al [4] og ved https://discover.nci.nih.gov/mim/. De MIM symbolene som benyttes i den nåværende arbeid er definert i figur 1. Mims i nåværende arbeid ble bygget ved hjelp av PathVisio-MIM programvare [5].
En liten fylt sirkel ( «node») på en interaksjon linje representerer enhet eller enheter som er konsekvensen av samspillet. For eksempel kan en node i et bindingsinteraksjonen linje representerer dimer eller et kompleks som resulterer fra binding; en node på en spaltning linje representerer produkt (er) av spalting; en node på en modifikasjon linje, representerer den modifiserte enhet. For nærmere beskrivelse av notasjon, se [4] og https://discover.nci.nih.gov/mim/mapDesc.html.
Diskusjon
Resultater og
Expression Pattern av en undergruppe av Tight-krysset og Adherens-krysset gener i NCI-60 cellelinjer Definerer en kandidat epitelial Signatur
tett veikryss er band av spesifikke strukturelle proteiner som sel celle-celle veikryss og regulerer passering av små ioner eller molekyler gjennom det intercellulære området; de er en vesentlig egenskap av epiteliale celletyper [6], [7]. Den strukturelle kjerne av tett veikryss er generelt sammensatt av ett eller flere proteiner fra hver av de følgende gener eller genfamilier: TJP1-3, Claudins (CLDN1-27), OCLN /occludin, MARVELD3, og MARVELD2 /tricellulin [8]. Vi bedt om en undergruppe av de tett-kryss-familien gener ville oppvise et uttrykk mønster av innbyrdes korrelert gener i NCI-60 panel av humane tumorcellelinjer. Dette mønsteret av selektive uttrykk kan være en signatur for epitel karakter av humane tumorcellelinjer i kultur.
Ved hjelp av verktøy de CellMiner NCI-60 analyse [2], fant vi at 7 medlemmer av den stramme-kryss-familien gener dannet en konsensus mønster av innbyrdes ekspresjonssystemer-korrelert gener i 11 av de 60 NCI-60-cellelinjer. Figur 2 viser hvor nært de genuttrykk profiler ligner hverandre.
Vi viser til denne undergruppen av NCI-60 cellelinjer som «NCI-60 epitelial konsensus» (NEC) cellelinjer. Gener selektivt uttrykt av disse cellelinjene er «NEC gener».
Strukturelt forbundet med tett veikryss er adherens veikryss som sentral komponent er epithelial markør, CDH1 /E-cadherin. På grunn av at funksjonelle forhold og den nære likhet sin NCI-60 uttrykk profil med at av de tett krysset gener som vises i figur 2, har vi inkludert CDH1 i en epitelial konsensus signatur (figur 3, tabell 1). Den høye gjensidig ekspresjon korrelasjon av genene som er oppført i tabell 1 er vist i Figur 4. Selektiv ekspresjon av disse genene innbyrdes korrelert derfor ble valgt som en mulig signatur for epitel karakter av humane tumorcellelinjer i kultur. Vi viser til disse genene og NCI-60 cellelinjer selektivt uttrykker dem som «NCI-60 epithelial konsensus (NEC)» signatur. Selv om selektiv uttrykk for NEC gener kan være en indikasjon på epitel karakter, det kan eller ikke kan indikere tilstedeværelse av normale stramme og adherens koblingskonstruksjoner.
Nesten alle cellelinjer som opp-regulerer CDH1 nedregulerer VIM . Gener som selektivt ikke uttrykt av NEC cellelinjer har ofte mesenchymale funksjoner.
Genene og cellelinjer NCI-60 epithelial konsensus (NEC) underskrift (tabell 1) er innrammet i røde rektangler . NEC gener er sett til å utgjøre en undergruppe av trange veikryss og cadherin familie gener.
Figur 3 viser at NCI-60 genuttrykk profil for CDH1 /E-cadherin (og dermed i NEC gener generelt) er nær ved et speilbilde av den for mesenchymale markørgenet, VIM /vimentin, noe som tyder på at mesenchymale gener har selektivt lav ekspresjon i NEC cellelinjer. Genene som uttrykk var svært selektiv i NEC cellelinjer kan være epitel-aktig, og gener som uttrykk var selektivt lav i NEC cellelinjer kan være mesenchymale eller, mer generelt, ikke-epitelial.
uttrykk korrelasjoner av NEC gener og cellelinjer i sammenheng med alle NCI-60 cellelinjer og alle trange veikryss og cadherin genet familiemedlemmer er vist som et klyngebildekart (CIM) i figur 4. Vi ser at NEC gener klyngen er . en undergruppe av stram junction og adherens krysset genfamiliene
i tillegg til NEC genene er oppført i Tabell 1, Figur 4 viser at CDH3 (P-cadherin, korrelasjon av genuttrykk med at av NEC gener, r = 0,55) kan bli inkludert i klyngen. CDH3 vil bli sett til co-klynge med bein fide NEC gener i andre datasett; Derfor anser vi CDH3 å være en ex-officio medlem av NEC gruppen.
Mange av genet familiemedlemmer inkludert i CIM har ikke epitelceller relaterte funksjoner eller kommer til uttrykk på andre enn tett veikryss plasma membran regioner . CDH2 /N-cadherin, for eksempel danner adherens knutepunkter i mesenchymale celler, som ikke har celle-celle kryss av den type som er unik for epitelceller [9]. Claudins (CLDNs) varierer i sine evner til å forsegle celle-celle veikryss, og noen av dem danner anion- eller kationer spesifikke kanaler i den trange rommet mellom tilstøtende epitelceller [10].
Uttrykk for Tight-kryss og cadherin familie~~POS=TRUNC gener i CCLE humane tumorcellelinjer som er dyrket fra epitelvev
Siden NCI-60 inneholder et begrenset antall cellelinjer per vevstype, spurte vi om NEC undergruppe av tight-krysset og cadherin familie ville også være tydelig i data for mye større antall humane tumorcellelinjer av Broad Institute Cancer Cell linje Encyclopedia (CCLE) [11]. Ved å bruke samme sett av gener som ble brukt i den CIM av genekspresjon i NCI-60-cellelinjer (figur 4) ble det fremstilt CIMS av mRNA-ekspresjon i CCLE bryst og kolon cellelinjer (figurene 5 og 6, henholdsvis). Disse Cims viser at NEC genene er oppført i tabell 1 (bortsett OCLN, som vi fant ingen data i CCLE) klynge sammen både i CCLE bryst og tykktarm linjer (figur 5 og 6, rød boks), som de gjorde i CIM for NCI-60 (figur 4). I tillegg til de 7 NEC genene, disse klynger er inkludert CDH3 /P-cadherin i bryst linjer og TJP2 /ZO-2 i tykktarmen linjer. Figur 5 viser at 16/58 (28%) av de CCLE brystkreftcellelinjer er ikke-epitelial. For CCLE tykktarmskreftcellelinjer (figur 6 og 7), er den tilsvarende fraksjonen 7/61 (11%). Ekspresjonselementene korrelasjoner mellom parene gen er vist i CIMS for CCLE bryst og kolon linjer i figurene 8 og 9, henholdsvis. For både bryst og tykktarm linjene, de 7 NEC gener vises i en tett gjensidig korrelert klynge (figurene 8 og 9, rød boks). Disse resultatene støtter teorien om at NEC genene tjene som en signatur for epitel karakter i humane tumorcellelinjer avledet fra epitelvev, og viser mindre variasjoner i sammensetningen av NEC-klyngen i kreftcellelinjer fra forskjellige vev. I tillegg er både bryst og tykktarm Cims viser et stramt omvendt korrelert klynge (figurene 8 og 9, blå boks), som består av CDH2, CDH4, CDH6, CDH11, CDH13, og CLDN11, bortsett fra at bryst klyngen inneholder også MARVELD1. Disse gener som således har en tendens til å bli nedregulert i CCLE brystkreft og tykktarmskreft cellelinjer, og kan fungere hovedsakelig i ikke-epiteliale eller mesenkymale celletyper (som er kjent for CDH2 /N-cadherin). Dermed co-uttrykt NEC undergruppe av tight-krysset og cadherin familie gener (tabell 1) er også tydelig i de CCLE humane tumorcellelinjer avledet fra epitelvev.
Klyngen inneholder NEC gener er markert i en vertikal boks. Cellelinjene utviser tydelig redusert uttrykk for NEC gener er vedlagt i en horisontal boks.
Klyngen inneholder NEC genene er i en rød boks. En klynge som inneholder gener som uttrykk er omvendt korrelert i forhold til NEC genene er i en blå boks
De fleste av tykktarmscellelinjer unikt også uttrykke CDH17.; selektiv ekspresjon av CDH17 er sett i 35 av de 54 (65%) epitel-lignende CCLE kolon linjer (figur 6). Blant disse 35 cellelinjer, 21 (60%) uttrykker også CLDN2; og blant de 21 linjer, 6 (29%) i tillegg uttrykke CLDN15 (figur 6). Selektiv ekspresjon av CDH17 skiller seg ut som er spesifikk for en stor del av colon-cellelinjer; Dette var også tydelig i NCI-60-genekspresjon profil der CDH17 ble selektivt uttrykt i 4 av de 7 colon-cellelinjer (figur 7). Således tykktarmskreftceller, og kanskje også coloncancere, kan stratifisert på grunnlag av ekspresjon av disse genene. Ekspresjon av CDH17 i colon cancercellelinjer, så vel som tykktarmskreft vev, ble tidligere rapportert av [12]. Høy uttrykk for CDH17 var assosiert med redusert overlevelse av pasienter med kolorektal kreft. CDH17 ble funnet assosiert med integrin beta 1 og andre faktorer som antyder effekter på celle-adhesjon og ekstracellulær matriks-interaksjoner. I CCLE eggstokkreft cellelinjer, omtrent halvparten av linjene viste høy uttrykk for CLDN16, selv om skillet mellom epitel-lignende og mesenchymale-lignende cellelinjer ikke var klart.
cellelinjene av NCI-60 epitel Consensus (NEC) tjene som en Seed å oppdage andre gener som er selektivt uttrykt av disse cellelinjer og som har epithelial spesifikke funksjoner
Mange trange veikryss familie gener også fungerer andre steder i cellen, og særlig NEC celle linjene kan eller ikke kan ha normale tett veikryss. Vi ber imidlertid om andre gener selektivt uttrykt i NEC cellelinjer har flere epitelceller relaterte funksjoner, som vil ytterligere teste den slutning at NEC genuttrykk gir en signatur for epitel karakter av tumorceller.
Etter å ha definert en NEC cellelinje signatur basert på selektiv uttrykk for en undergruppe av trange veikryss og cadherin familie gener, brukte vi mønsteret sammenligning verktøyet for CellMiner å identifisere andre gener selektivt uttrykt (eller selektivt ikke uttrykt) av disse NEC cellelinjer. Vi fant 76 gener som z-poeng korrelasjoner med hensyn til selektiv uttrykk i NEC cellelinjer var r 0,75. For hver av disse 76 gener, vi samlet informasjon om molekylære interaksjoner og funksjoner fra nyere vitenskapelig litteratur. Vi har funnet relevant informasjon for 44 av genene ( «NEC-korrelert epiteliale gener»; Tabell 2); de resterende 32 hadde ingen publiserte informasjon koble dem til epitelial-spesifikke funksjoner (Tabell 3), men disse genene sannsynligvis ha funksjoner i epiteliale tumor cellelinjer som gjenstår å bli oppdaget. Gener som viste de sterkeste negative korrelasjoner med hensyn til selektiv uttrykk i NEC cellelinjer ( «NEC-anti-korrelert gener») er oppført i Tabell 4. Disse gener kan ha ikke-epitelceller eller mesenchymale funksjoner.
Gene Expression Todelingen mellom epitelial-lignende og Mesenchymale-lignende cellelinjer
NEC-korrelerte epitelceller gener fra tabell 2 og NEC-anti-korrelerte gener fra tabell 4 ble kombinert i en klyngebildekart (CIM) av mRNA uttrykk i NCI-60 cellelinjer (figur 10). Som forventet, de viser en skarp todeling mellom epitel-lignende og ikke-epiteliale cellelinjer med NEC cellelinjer i en tett klynge (øvre rød boks). Interessant, åtte av de ni melanomcellelinjer klynge sammen (nederst rød boks), noe som tyder på at genuttrykksmønster i disse celletypene skiller seg fra andre ikke-epiteliale celletyper. Spesielt bemerkelsesverdig i disse melanom cellelinjer er at de har en tendens til å uttrykke ZEB2 selektivt, men ikke ZEB1 (piler på bunnen av CIM).
Genene vist var den mest oppregulert ( «epitel») eller ned -regulated ( «mesenkymale») i NEC cellelinjer fra tabellene 2 og 4, respektivt. NEC cellelinjer klynge sammen som forventet (øverst rektangel). Melanom cellelinjer dannet en egen klynge (nederst rektangel). Merk den høye uttrykk for ZEB2 og lavt uttrykk for ZEB1 (rød og blå piler nederst).
spurte vi da om dette genekspresjon motsetningen, som var basert på NCI-60 data, ville holde opp i CCLE cellelinjer. Vi har funnet at dette er klart for sann CCLE cellelinjer avledet fra bryst, tykktarm, eggstokk og (Figurene 11-13). Videre disse mRNA-ekspresjon CIMS tillate oss å beregne fraksjonen av cellelinjene fra hver vevstype som har en ikke-epiteliale eller mesenkymale genekspresjon mønster (tabell 5). Verdiene for bryst og tykktarm linjene var svært nær de som var basert på uttrykk for tight-krysset og adherens junction gener (figur 5 og 6, tabell 5). De CCLE eggstokkkreftcellelinjer som hadde en forholdsvis stor andel av ikke-epiteliale eller mesenkymale-lignende cellelinjer (65%, figur 13), kanskje på grunn av den store forekomsten av ovarietumorer av mesothelial opprinnelse, noe som kanskje har en ikke-epiteliale gen uttrykket profil (den ikke-epiteliale klynge deler seg i to sub-klynger som kanskje skiller mellom overveiende mesenchymale versus mesothelial karakter).
genet sett var den samme som i figur 9, bortsett fra at det var ingen data for LIXL1 . Clustering av epiteliale og mesenkymale gener var den samme i de CCLE brystkreft cellelinjer som i NCI-60 cellelinjer.
Bilder
gensettene i tabeller 2 og 4 skiller således epitel-lignende fra mesenchymale-lignende karakter i humane tumorcellelinjer. Det neste spørsmålet er om disse genene bestemmer delta i en sammenhengende funksjonell nettverk. I dagens arbeid tar vi at spørsmålet for epitel-relaterte gener i tabell 2, samt samvirkende gener hvis NEC korrelasjon er vesentlig, men ikke høy nok til å oppfylle kriteriene for inkludering i tabell 2.
i den etterfølgende beskrivelse av de molekylære interaksjoner av NEC-korrelerte gener, er den første forekomsten av et gen navn i hver seksjon er vist med fet skrift, sammen med korrelasjonsverdi (r) for selektiv ekspresjon i NEC linjer, som gitt ved CellMiner.
molekylære interaksjoner og signal på Cell-celle veikryssene Epitelial-lignende kreftceller
Mange av de høyest NEC-korrelerte gener ble funnet å samhandle på en molekylær interaksjon nettverk relatert til celle-celle veikryss : tett veikryss, adherens veikryss, og desmosomes; disse genene er farget rød i den molekylære interaksjonen kartet (MIM) på figur 14). De aktuelle nettverks interaksjoner og funksjoner av NEC-korrelerte gener involvert i disse er beskrevet nedenfor. På sitt første forekomst i hver seksjon, navnet på hver av disse genene er i fet skrift sammen med sin NEC uttrykk korrelasjon (r).
Gener selektivt uttrykt i NCI-60 epitelial konsensus (NEC) cellelinjer er vist i rødt. Symboldefinisjonene er vist i fig. 1.
Samhandling på tett veikryss
De sentrale komponentene i tett veikryss inkluderer medlemmer av claudin familie av gener som koder tetra-spenner trans proteiner som forbinder sideveis for å danne periferiske anatomosering båndene i nærheten av den apikale området av epitelceller. Deres ekstracellulære domener, som forbinder intercellularly i rommet mellom tilstøtende celler, regulere ionisk paracellulære permeabilitet mellom apikale og basolaterale regioner av det ekstracellulære rom, og tillate ioner gjennomtrengning med selektivitet som skiller mellom ulike Claudins [13] [14]} [6]. De Claudins som uttrykkene korrelert tettest med NEC cellelinjemønster var CLDN3, 4 og 7 (r = 0,76, 0,80 og 0,93, henholdsvis) (figur 4). Legg merke til at uttrykket mønster for CLDN7 (r = 0,93) er en nesten perfekt match til NEC mønster. Nært knyttet til Claudins i tett veikryss er OCLN /occludin (r = 0,58), selv om dens presise rolle i tett veikryss er ikke klart. Når epitelceller migrerer i løpet av sårtilheling, OCLN i kompleks med INADL (r = 0,69) beveger seg fra celle-celle kryss til den fremre kant av den migrerende celler [15]. Også inkludert i den stramme koblingskonstruksjonen er MARVELD3 (r = 0,95), en tetraspanning transmembranprotein [8] og MARVELD2 /tricellulin (r = 0,77), som er lokalisert ved tre-celle kryss i epiteliale monolaget [10], [14 ]. Merk at MARVELD3, som CLDN7, viste en nesten perfekt match til NEC mønster (figur 2). Tight junction strukturer inkluderer medlemmer av TJP /zona okkludens familie, hvorav bare TJP3 /ZO-3 (r = 0,87) korrelert sterkt med NEC genuttrykk mønster (figur 4).
TJP proteiner lenker tett veikryss med det kortikale aktin cytoskjelettet og er nødvendig for dens strukturelle integritet [16] – [18]. Eventuelt også involvert er CGN /cingulin (r = 0,80), noe som kan binde både TJP1-3 og actomyosin [19], [20] (figur 14). Den TJP engasjement kan variere mellom celletyper. Vi finner TJP3 mest fremtredende korrelert med uttrykk for andre NEC gener. I de CCLE koloncancercellelinjer, men TJP2 korrelert i det samme område med NEC-genene (figur 6), og TJP1 dukket opp i NEC-korrelert Gensamling i CCLE ovarian cancer-cellelinjer. Således, mens TJP3 ble selektivt uttrykt i epitel-lignende cancercellelinjer, TJP1 og 2, som er kjent for også å delta i trange forbindelses strukturer, kan ha mer generelle funksjoner i de fleste av disse cellelinjer.
direkte forbundet med tett veikryss er CRB3 /Crum3 (r = 0,81) og INADL /Patj (r = 0,69) (figur 14), som binder seg til hverandre og er en del av et kompleks som opprettholder apikale /basolateral polaritet av epitelceller [21], [22]. Dette komplekset er nedregulert ved epitelial-mesenchymale overgang [23]. CRB3 binder også LLGL2 (r = 0,80), som deltar i komplekset som opprett apikal /basolateral polaritet. LLGL2 var i stand til å reversere en epitelial-mesenchymale overgang [24].
tett veikryss er også påvirket av den trans-membran glykoproteiner EpCAM /TACSTD1 /TROP1 (r = 0,84) og TACSTD2 /TROP2 (r = 0,64) , som begge binder CLDN7 (figur 14). I fravær av EpCAM, CLDN7 protein (men ikke dens mRNA) er oppbrukt og barrierefunksjonen tett veikryss er svekket [25]. I motsetning til EpCAM, som er uttrykt i ulike epitel, er TACSTD2 uttrykt i stratifisert epitel, men ikke i kolon eller annen enkel epitel [26].
EpCAM binder CLDN7 tett og hindrer dens nedbrytning, men ikke lokalisere ved stram veikryss. I stedet lokaliserer på side celle-celle veikryss, hvor det sequesters CLDN7 i regioner forskjellige fra tett veikryss [27]. Selv lokalisert på samme måte som adherens veikryss, betyr EpCAM ikke binde CDH1 /E-cadherin. Disse handlingene EpCAM svekke tett veikryss og fremme metastase [25], [27]. Denne uvanlige tilfelle av en NEC-korrelert-genet assosiert med forstyrrelse av epitel-celle-celle-junction strukturer antyder et mulig avvik av epiteliale kreftcellelinjer i kultur, som imidlertid gjenstår å bli testet i normale epitelceller. En mulighet er at EpCAM er forbundet med epitelcelleproliferasjon under sårheling, og at det epiteliale kreftcellelinjer i kultur prolifererer som i sårheling, noe som forklarer den meget NEC-korrelert EpCAM uttrykk. I samsvar med denne muligheten, induserer EpCAM transkripsjon av cyclin D1; i fravær av EpCAM, cyklin D1, fosforylert-Rb og cellesyklusprogresjon undertrykkes [28].
høyt NEC-korrelert genet LNX1 /PDZRN2 /MPDZ (r = 0,78) koder for et PDZ domene- inneholdende E3 ubiquitin-ligase som er rettet mot CLDN3, så vel som serin /treonin kinase PBK og andre proteiner [29]. LNX1-mediert ubiquitinering og degradering av PBK inhiberte celleproliferasjon og forbedret celle-sensitivitet overfor doksorubicin [29]. LNX1 kan ha en rolle i tett veikryss organisasjon eller omsetning gjennom sin tilknytning til CLDN1, CLDN3 og TJP1 [30], [31]. Måten som handlingene til LNX1 er funksjonelt integrert imidlertid fortsatt ikke klarlagt.
Samhandling på Adherens Junctions
nært knyttet tett veikryss er adherens veikryss, hvorav CDH1 /E-cadherin ( r = 0,77) er den viktigste strukturelle komponenten. Andre komponenter av adherens knutepunktene er CAMSAP3 (r = 0,76) og PLEKHA7 (r = 0,52), som binder seg til hverandre i et kompleks som kan føre sammen flere komponenter: CAMSAP3 binder minus endene av mikrotubuli, og PLEKHA7 binder CTNND1 /p120- catenin (r = 0,48), som i sin tur binder CDH1 /E-cadherin [20], [32], [33] (figur 14). Komplekset dannet av disse bindingene lenker adherens veikryss til mikrotubuli. PLEKHA7 binder også CGNL1 /paracingulin, som binder CGN (muligens indirekte) [20], og dermed potensielt knytte mellom adherens veikryss og tett veikryss. En slik kobling er imidlertid ikke vil være effektiv i NEC cellelinjer, fordi disse plast-vokst celler ikke uttrykker CGNL1. Adherens veikryss er demontert når CDH1 /E-cadherin er tatt inn i endosomer, en handling som er fremmet av ARF6 og hemmes av ADAP1 /CENTA1 (r = 0,82). Dermed ADAP1, hvis uttrykket er svært NEC-korrelert, opprett adherens veikryss og bevarer epitel karakter [34], [35] (figur 14).
Samhandling på desmosomes
desmosomes gi sterk celle- celleadhesjon i forbindelse med adherens knutepunkter i epitelceller og gi binding til cytoskjelettet, særlig keratin intermediære filamenter. Interaksjoner av desmosomale proteiner er vist i figur 14. Desmocollins, slik som dsc2 (r = 0,60), og desmogleins, såsom DSG3 (r = 0,38), er desmosomale cadherins som danner kalsium-avhengig celle-celle kryss som ligner på dem av adherens veikryssene CDH1 /E-cadherin.
