Krooninen sairaus

tiivistelmä

Yksi keskeisiä kysymyksiä genomista muutoksia syöpä on, ovatko ne toiminnallisia siinä mielessä edistää valikoivaa etua syöpäsoluja. Taajuus, jolla muutos tapahtuu ehkä heijasta sen kykyä lisätä syöpäsolujen kasvua, tai vaihtoehtoisesti, parannettu epävakaus locus voi lisätä taajuus, jolla on todettu olevan poikkeava tuumoreissa riippumatta onkogeenisten vaikutus. Täällä korjannut tätä genomin laajuisesti syöpään liittyvän polttoväli poistot, joiden tiedetään paikantaa sekä tuumorisuppressorigeeneille (tuumorisuppressoreilla) ja epävakaa loci. Perustuen DNA kopiomäärä analyysi yli tuhannen ihmisen syövissä, jotka edustavat kymmentä eri kasvaintyypit, havaitsimme viisi lokusten polttoväli poistamisen taajuuksilla yli 5%, kuten

A2BP1

geenin 16p13.3 ja

MACROD2

geenin 20p12.1. Kumpikaan ei kuitenkaan RNA ilmaisu tai toiminnallista tutkimukset tukevat tuumorisuppressorina rooli joko geenin. Lisäksi analyysit viittaavat sen sijaan, että nämä ovat sivustoja lisääntyneen genomin epästabiilisuuden ja että ne muistuttavat yhteinen hauras sivustoja (CFS). Genominlaajuisia analyysi paljasti ominaisuudet CFS kaltaisten toistuvien deleetioita, jotka erottavat ne poistoja vaikuttavat tuumorisuppressorigeeneille, mukaan lukien niiden eristäminen tiettyinä loci pois muiden genomisten deleetiokohdat, huomattavasti pienempi poisto koon ja leviäminen koko vaikuttaa locus sijaan kokoonpano yhteiseen sivuston päällekkäisyyksiä. Lisäksi CFS-kuin poistot on vähemmän vaikutusta geenien ilmentyminen ja rikastetaan solulinjoissa verrattuna ensisijainen kasvaimia. Osoitamme, että loci vaikuttaa CFS kaltaisia ​​deleetiot ovat usein erillisiä tunnetuista yhteinen hauras sivustoja. Todellakin, huomaamme, että jokainen kasvainkudoksen on omat spektri CFS-, kuten deleetiot, ja että paksusuolen syövät on paljon enemmän CFS-, kuten deleetiot kuin muissa elimissä. Esitämme yksinkertaisia ​​sääntöjä, jotka voivat paikantaa polttoväli poistot, jotka eivät ole CFS-kuvaus ja todennäköisesti vaikuttaa toiminnallisen tuumorisuppressoreilla.

Citation: Rajaram M, Zhang J, Wang T, Li J, Kuscu C, Qi H, et ai. (2013) Kaksi eri ryhmiin Focal poistot in Cancer Genomes. PLoS ONE 8 (6): e66264. doi: 10,1371 /journal.pone.0066264

Editor: William B. Coleman, University of North Carolina School of Medicine, Yhdysvallat

vastaanotettu: 28 tammikuu 2013; Hyväksytty: 03 toukokuu 2013; Julkaistu: 21 kesäkuu 2013

Copyright: © 2013 Rajaram et al. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään.

Rahoitus: Tämä työ tukivat NIH avustuksia CA124648 ja RC2CA148532. Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

ihmisen syöpää on yleensä niin, että erittäin toistuvia pistemutaatiot, kuten esiintynyt

KRAS

tai

TP53

, edistää valikoivaa etua syöpäsoluja. Kuitenkin jos kyseessä on vähemmän selkeä DNA kopioluvun muutoksia, joissa jotkut usein muutoksia kuten monistuminen

erbB2 /HER2

lokuksessa selvästi antaa valikoivaa etua, kun taas toiset, kuten usein poistot DNA klo telomeerisesti päissä kromosomit todennäköisesti eivät. Tämä tarkoittaa, että muutos taajuus ei yksin riitä määrittämään, onko tietty DNA kopiomäärä muutos vaikuttaa suoraan onkogeenisyydelle. Missään tämä on ollut vaikeampi kammata pois kuin ehdokas tuumorisuppressorigeeneille sijaitsevat yhteinen hauras sivustoja. Yhteinen hauras sivustot esiintyy koko ihmisen perimän ja ne ovat alttiita DNA taukoja, kun solu altistetaan osittaiseen replikaation stressiä [1], [2]. Syöpäsolut usein osoittavat hemizygous tai homotsygoottisia deleetioita näitä loci ja lisäksi on usein ekspression muutoksia alla olevan geenin [3]. Tuumorisuppressori toiminnot on havaittu joillekin näistä geeneistä, mukaan lukien

WWOX

,

FHIT

, ja

PARK2

, ja nämä toiminnot ovat kasvu tukahduttava vaikutus palauttaa ekspression puutteellinen solulinjat ja menettämisestä toiminnon mutaatioiden johtaa parantamiseen karsinogeeni aiheuttama tai geenitekniikalla syövän hiirillä [3], [4], [5]. Muut tutkimukset ovat havaintoja, jotka eivät tue tuumorisuppressori rooli näiden geenien, kuten kyvyttömyys havaita inaktivoivat pistemutaatioiden [6], [7] ja ei usein deleetioita vaikuttaa taustalla RNA: n tai proteiinin ilmentyminen [7], [ ,,,0],8], jotka molemmat ovat yhteisiä piirteitä muiden tuumorisuppressorigeeneille.

Aiemmin löydetty ja vahvistettu 26 oncogenes toiminnallisesti seulomalla sarjaa geenejä, jotka ovat fokaalisesti monistettu ihmisen syövässä, ja samalla on vahvistettu 10 tuumorisuppressorigeeneille, että löytyivät polttoväli deleetiot vaikuttavat maksasyövän [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15]. Aloitimme tämän tutkimuksen, jonka tavoitteena on validointi kaksi tuumorisuppressorigeenin ehdokkaita, jotka fokaalisesti poistettu korkealla taajuudella erityisesti kolorektaalisyöpä,

A2BP1

ja

MACROD2

. Toisin saatujen tulosten seulomalla polttoväli deleetioita maksasyövän, emme löytäneet, että nämä geenit olivat tuumorisuppressorien, mikä sai meidät ottamaan genominlaajuisten tarkastella ominaisuuksia fokaalisesti poistetut geenit suuressa aineisto DNA kopioiden määrä muutokset vaikuttavat yli 1000 syöpänäytteissä. Tämä johti löydettiin kaksi luokkaa polttoväli poistot ihmisen syövässä, joka muistuttaa poistot vaikuttavat yhteinen hauras sivustoja ja toinen, joka muistuttaa deleetiot vaikuttavat

CDKN2A /B

. Sittemmin genomin laajuinen tutkimus pienten homotsygoottisia deleetioita 270 ihmisen syövän solulinjoissa on raportoitu, että myös löytää kaksi luokkaa keskipiste poistot [16], ja vaikka meidän päätelmät ovat pääosin samat omaansa, on joitakin tärkeitä eroja ja vivahteita noin kaksi luokkaa ja muita havaintoja, jotka on kuvattu alla.

tulokset

yhteinen Sites of Focal poistot Human Cancer

aineisto tuotettiin joukko CGH analyysi 850 ensisijainen kasvaimia ja 304 syöpä solulinjoja tai ksenografteissa erilaisten kudosten tyyppejä kuten aivot, rinta, paksusuoli, maksa, keuhkot, munasarja-, haima-, eturauhas-, ja ihon (melanooma) (taulukko S1). Seuraavat tiedot normalisointi ja segmentointi havaitsimme yhteensä 10835 polttoväli poistoja ( 10 Mb) näissä 1.154 näytteissä (taulukko S2). Keskikoko poistot, sekä polttoväli ja suuri, on lyhin klo telomeres odotetusti (kuvio 1A, Kuva S1 File S1) ja siten merkittävä osuus (13%) polttovälin poistot mukana telomeerisesti päissä, erityisesti molemmat päät X kromosomi ja p varren kromosomin 4 (taulukko S3). Kuvio 1 esittää jakautuminen muut 87% polttoväli deleetioita koko genomin, binned osaksi 2-Mb välein. Oli viisi lokuksen, joka osoitti polttoväli poisto taajuuksilla yli 5% ja ne vastasivat

CDKN2A /B

,

FHIT

ja

WWOX

loci, tiedetään tai epäillään tuumorisuppressoriproteiinia geenejä, ja

MACROD2

ja

A2BP1

loci (kuvio 1 B). Poistot vaikuttamasta

A2BP1

(tunnetaan myös nimellä

RBFOX1

) olivat hyvin yleisiä peräsuolen syöpä (21%), mutta huomattavasti harvemmin tai puuttuu muissa elimissä (1-4% vuonna munasarja-, maksa- ja keuhkosyövässä ja poissa rinta-, melanooman, eturauhas-, ja haiman syövät). Samoin poistot vaikuttavat

MACROD2

olivat yleisimmät kolorektaalisyövässä (17%), mutta huomattavasti harvemmin tai puuttuu muissa elimissä (0,5-3% rinta-, maksa- ja keuhkosyövässä ja poissa munasarjan, melanooman, eturauhas-, ja haiman syövät). Usein poistot vaikuttavat

A2BP1

ja

MACROD2

paksusuolen syöpä on havaittu muiden [17], [18].

(A) Keskimääräinen DNA-segmentin koko funktiona kannan kromosomissa 1 näkyy. (B) 9401 polttoväli deleetioita, jotka eivät olleet telomeerisesti oli binned otetaan 2 Mb välein ja käytetään synnyttämään taajuuden jakautuminen genomiin. Yleisimmin vaikuttaa genomista väli vastasi

CDKN2A /B

rataa, ja seuraavien kuuden eniten vaikuttaa genomista välein on merkitty punaiset nuolet ja asiaa geeni.

tutkiminen

A2BP1

ja

MACROD2

mahdollisina tuumorisuppressorigeeneille

tutkinut, mitä vaikutuksia

A2BP1

ja

MACROD2

poistot Perussairauksista geeniekspression paksusuolen syövät ja normaalin paksusuolen kudoksiin. RNA ilmentyminen

A2BP1

ei voitu havaita reaaliajassa RT-PCR: llä missään normaalissa paksusuolen kudoksiin, kasvainten tai syövän solulinjat, jotka tutkimme (kuvio 2A). Auttaa vahvistaa tämän negatiivisen tuloksen, suunnittelimme kolme ylimääräistä koettimia reaaliaikaisen RT-PCR ja standardi RT-PCR, mutta jokaisessa tapauksessa ei havainnut

A2BP1

paksusuolen näytteissä, vaikka se voi helposti havaita sen ilmentymistä aivoissa (kuvio 2A). Nämä tulokset ovat yhdenmukaisia ​​aiemman raportin, joka ilmaus

A2BP1 /RBFOX1

, joka koodaa vaihtoehtoisen silmukoinnin tekijä, rajoittuu sydämen, lihasten ja aivojen [19]. Vaikka emme voi sulkea pois erittäin heikko, mutta fysiologisesti relevantti ilmaus

A2BP1

paksusuolen näytteissä, emme noudata mitään kasvua tukahduttava tai tuumoria tukahduttavan vaikutusten ilmentävien

A2BP1

vuonna koolonsyöpäsolulinjaa kätkeminen deleetiot (kuvio 2B). Lisäksi, vaikka

MACROD2

on ilmaistu paksusuolen syöpäsoluissa, deleetioita ei ollut vaikutusta ilmentymiseen mitattuna kvantitatiivisella RT-PCR: llä käyttäen neljää eri koettimia, mukaan lukien kolme sisällä koodaavat sekvenssit ja toinen 3’alueella. Eikä poistot ole mainittavaa vaikutusta ilmentymistä MacroD2 proteiinia (kuvio 2C). Vaikka näennäisesti paradoksaalista, nämä poistot kaikki tapahtui intronit

MACROD2

ja siksi ei välttämättä odoteta vaikuttavan ilmaisua.

(A) Kynnysarvo PCR syklin RT-PCR havaitseminen

ACTB

(kontrolli) ja

A2BP1

kahdessa eri näytteissä normaalin aivokudoksen, neljä erilaista näytettä normaalin paksusuolen kudosta, ja 19 koolonsyöpäsolulinjoissa. Arvot alle 40 osoittavat signaalia ei havaita. (B) vaikutus pakko ektooppinen ilmentymisen

A2BP1

kasvainten muodostumiseen koolonisyöpäsolulinja HCT-15, joka satamat 250 kb deleetion

A2BP1

. Ilmentymisen detektion immunoblottauksella käyttäen polyklonaalista vasta-ainetta, joka tunnistaa A2BP1 proteiini [38] on esitetty insertti. Puute kasvaimen ehkäisevästä vaikutuksia havaittiin myös paksusuolen syövän solulinjoissa HCT-116 ja SW480, molemmat kätkeminen poistot

A2BP1

. (C): n ekspressio

MACROD2

paksusuolen syöpäsolulinjoissa määritettynä TaqMan RT-PCR: llä käyttäen neljää eri koettimia (kolme koodaavia sekvenssejä ja yhden 3 ’UTR: n, kaikki vaikuta poistot), vertaamalla solu- linjat että satama deleetioita

MACROD2

geenin tehottomat pois. Suhteellinen ilmentyminen laskettiin ACk

T-menetelmällä

GADPH

ekspressiotasot ohjearvon. (D): n ekspressio

MACROD2

paksusuolen syöpäsolulinjoissa määritettynä immunoblottauksella käyttäen vasta-ainetta MacroD2.

kuviot poistot vaikuttavat

A2BP1, MACROD2, CDKN2A /B

, ja

PTEN

huomautettiin useita eroja tyypit ja malleja poistot vaikuttavat

A2BP1

ja

MACROD2

loci verrattuna polttoväli poistot vaikuttavat

CDKN2A /B

ja

PTEN

loci (kuva 3). Tutkimalla kaikki polttoväli poistot ( 10 Mb), joka kesti neljä Mb lokus keskitetty kohdegeenin, huomasimme, että deleetiot vaikuttavat

A2BP1

ja

MACROD2

loci olivat keskimäärin pienempiä ( 0.6 Mb vs. 1,6 Mb, p = 1.5e-04). Lisäksi poistot vaikuttavat

A2BP1

ja

MACROD2

lokuksille enemmän erilleen ja valtaosa eivät lähentyneet kun yksi yhteinen sivusto päällekkäisyyksiä, toisin kuin

CDKN2A /B

ja

PTEN

loci (kuva 3). Mittasimme määrin kukin poisto oli erillinen (ei-päällekkäisiä) muista poistoja ( ”Poisto Separation”, katso Materiaalit ja menetelmät) ja totesi, että oli merkittävä ero

A2BP1

ja

MACROD2

loci ja

CDKN2A /B

ja

PTEN

loci (0,4 vs. 0,16, p = 0,03).

Jokainen neljästä paneelien osoittaa (top ) ideogrammi kromosomin johon varustellun geeni sijaitsee ja (alapuolella) laajennettu näkymä 4-Mb alue keskittynyt esillä geeni, joka osoittaa muita geenejä alueella (sijainti perustuu UCSC Genome Browser). Jos geeni on riittävän suuri, eksoni-introni rakenne ja /tai transkription suuntaan geenin on osoitettu. Useimmat geenit, erityisesti paneelit C ja D, geenit on esitetty suorakaiteen koska niiden pienemmän koon. Alla jokainen laajeni alueella ovat vaakapalkeilla osoittavat laajuuden ja rajat yksittäisten deleetioiden koolontuumoreissa (paneelit A ja B;

A2BP1

ja

MACROD2

, vastaavasti), keuhkokasvaimia (paneeli C;

CDKN2A /B

), tai useita kasvaintyypeille (paneeli D;

PTEN

). Esillä geenejä Paneelit C ja D on korostettu vihreällä.

Sitten halusimme selvittää, onko näiden kahden eroa poistot vaikuttavat

A2BP1

ja

MACROD2

loci toisaalta ja

CDKN2A /B

ja

PTEN

loci toisaalta pätenyt verrattaessa poistot vaikuttavat tunnetaan yhteinen hauras sivustoja ja resessiivinen tuumorisuppressorigeeneille päässä Cancer Gene Census [20] , [21]. Meidän aineisto oli 11 yhteistä hauraita sivustoja ja 24 resessiivinen tuumorisuppressorigeeneille joka sisälsi riittävän otoskoko poistoja ( 14) Tämän tilastollisen analyysin (taulukko S4). Samanlainen kuin mitä me havaittu yllä, tässä suuremman joukon loci keskimääräinen poisto koko vaikuttaa yhteinen hauras sivustoja oli huomattavasti pienempi kuin ne, jotka vaikuttavat väistyvä tuumorisuppressoreilla (0,6 Mb vs. 3,3 Mb, p = 9e-06, kuvio 4A). Samoin ”Poisto Separation” metrinen oli merkitsevästi enemmän yhteisiä hauras sivustoja kuin vuonna resessiivinen tuumorisuppressorigeeneille (kuva 4B). Tämä jälkimmäinen tulos viittaa siihen, että deleetiot vaikuttavat nämä kaksi ryhmää syntyvät eri mekanismeilla. Poistot yhteistä hauras sivusto geenit voidaan indusoida replikatiivista stressi ja myöhemmin DNA-vaurioita ja korjaa [22], poistot vaikuttavat

CDKN2A /B

on ehdotettu johtuvan poikkeavasta rekombinaatioon tai DNA korjauksista homologisella loppukäyttäjien liittymällä [ ,,,0],23]. Tukeakseen ajatusta, että näiden kahden poistot syntyä erillisiä järjestelmiä, huomasimme, että taajuus co-esiintyminen poistot eri yhteinen hauras sivusto geenejä ja yhteistyötä esiintyminen poistot eri tuumorisuppressorigeeneille oli suurempi kuin co -nykyisen CFS ja tuumorisuppressorigeeneille (kuvio 4C).

(A) Laatikko ja hiuksenhienosti tontteja ”poisto size”, joka mittaa keskikokoa deleetiot 2 Mb ikkuna keskitetty geeni, yhteinen hauras sivusto geenejä (oranssi) ja tuumorisuppressorigeeneille (sininen) (B) Laatikko ja hiuksenhienosti tontteja ”poisto Separation”, joka mittaa erotus (ei-päällekkäisiä) poistamisen sisällä 2-Mb ikkuna keskitetty geenin ( C) yhteistyössä poisto taipumus yhteinen hauras sivuston geenejä (oranssi) ja tuumorisuppressorigeeneille (sininen) suhteessa yhteistyössä poisto geenien eri luokkien (harmaa).

lisäominaisuuksia, jotka erottavat poistot vaikuttavat yhteinen Fragile Sites

halusimme seuraavaksi onko kyvyttömyys poistojen vaikuttaa ilmaus

MACROD2

oli enemmän yleistettävissä havainto, että voitaisiin käyttää erottamaan yhteinen hauras sivuston kaltaisia ​​geenejä tuumorisuppressorigeeneille. Selvitimme korrelaatio RNA ilmaisun ja DNA: n kopioiden numero 115 syöpänäytteissä jossa meillä oli molemmat geeniekspressioprofilointi ja ROMA aCGH tiedot. Verrattuna korrelaatiot tuumorisuppressorin ryhmä, oli hyvin vähän vaikutusta DNA kopioluvun geenien ilmentymisen yhteiseen hauras sivusto (p = 0,003, kuvio 5A), mikä osoittaa, että tämä ominaisuus voi olla hyödyllistä ennustettaessa vai ei tietyn sivuston poistojen oli CFS kaltainen. Sitten tutki keskimääräinen DNA kopioluku arvo oli merkittävästi erilainen, mikä kuvastaa sitä, missä määrin poistot olivat homotsygoottisia versus heterotsygoottinen. Vaikka ei ollut tilastollisesti merkitsevää eroa keskimääräinen DNA kopioluvun arvojen (p = 0,09), ei ei näytä olevan suurempi valikoima alarajat kasvainsuppressorigeenit ryhmä, mikä osoittaa, että jotkut näistä geeneistä on enemmän homotsygoottisia deleetioita kuin tehdä yhteinen hauras sivusto geeneistä (kuvio 5B).

Scatter pistekuvioita arvojen tilastollisten jotka erottavat polttoväli deleetiot vaikuttavat yhteinen hauras sivusto (CFS) geenit (oranssi) alkaen tuumorisuppressorigeeneille (sininen). (A) ’RNA /DNA Correlation ”, joka vastaa Pearsonin korrelaatiokerroin log2-transformoitiin DNA: n kopioiden määrän arvo ja suhteellinen RNA-ekspression arvot 115 tuumorin näytteissä sekä array CGH ja RNA ilmentymisen profilointi data, (B) DNA Kopioi numero on mediaani segmentoidun DNA: n kopioiden määrän arvoja. (C) Cell Line osuus ”, joka tarjoaa suhteellista mitata, kuinka usein, kapeita tietylle geeni löytyy solulinjoissa sijaan ensisijainen kasvaimia. Paneelit (D) ja (E) esittävät monia deleetioita Jokaisessa geenissä on 10 Mb alueen keskipiste on

MACROD2

lokus (D) ja TP53 ja

MAP2K4

loci (E) . (F) Laatikko ja hiuksenhienosti käyriä ”Poisto Isolation”, joka mittaa, kuinka usein naapureina geenit poistetaan suhteessa esillä geeniä.

Olemme myös havainneet, että deleetiot vaikuttavat yhteinen hauras sivustot olivat yleisempiä syöpä solulinjoja kuin primaarikasvainten verrattuna poistot vaikuttavat tuumorisuppressoreilla (p = 7e-05, kuvio 5C). Tämä on erityisen selvää rintasyövän, jossa

MACROD2

ja

FHIT

poistetaan 28% ja 15% rintasyövän solulinjoissa, vastaavasti, mutta joko ei lainkaan (

FHIT

) tai vain yksi 255 primaarikasvainten (

MACROD2

) (taulukko S5).

FHIT

on co-Poistetaan

MACROD2

75%: n solulinjojen

FHIT

poistetaan, mikä osoittaa, että tiettyjä rintasyövän solulinjat, replikatiivisia stressiä seurasi DNA rikkoutuminen ja korjaus saattaa syntyä sopeutumista soluviljelmissä ja vaikuttaa useita yhteisiä hauras sivusto geenejä.

tarkastelemalla genomin koordinoida kuvaajat polttoväli poisto taajuuksia, olemme huomanneet, että usein deleetiot vaikuttavat

MACROD2

olivat suhteellisen eristetty pitkin genomiin ja että taajuus count alenivat geeneihin välittömästi vasemmalle ja oikealle

MACROD2

(kuvio 5D). Tämä oli hyvin erilainen kuin genomista naapurustossa polttoväli poistot vaikuttavat tuumorisuppressorigeeneille

TP53

ja

MAP2K4

, jotka molemmat muodostuvat huiput poisto laskee, mutta vähemmän dramaattisesti yhteydessä perimän alueet, joiden korkeampi yleinen nopeus poistoja (kuvio 5E). Halusimme selvittää, onko tämä ero oli yleistettävissä ominaisuus, joka erottaa yhteinen hauras sivusto geenejä tuumorisuppressorigeeneille, ja kehittänyt metrinen ”Poisto Isolation”, joka mitataan, kuinka paljon poistamista taajuudella tietyn geenin oli suurempi kuin viereisen geenejä. Tämä metrinen oli huomattavasti suurempi yhteinen sivusto hauras geenejä kuin tuumorisuppressorigeeneille ( 40-kertainen, p = 0,00001) (kuvio 5F).

Computational analysointi ja luokittelu Focal poistot

halusi käyttää nämä kuusi ominaisuuksia analysoida poistot on genomin laajuisesti. Poistimme huomiomme geenien riittävän poistot saamiseksi tilastollisesti merkittävää tulosta ( 14 poistot, 4823 geenejä). Ensin tutkitaan, onko jokin kuudesta ominaisuudet olivat tarpeettomia määrittämällä jos ne korreloi voimakkaasti jollekin muulle viisi. Vaikka poisto koko kohtalaisesti korreloi poisto erottaminen (r = 0,39), kaikki muut pairwise korrelaatiot olivat vähäisiä (vaihdellen -0,13-,18), ja me eteni sisällyttää kaikki kuusi ominaisuudet ilman valvontaa analyysiä. Sitten muutti kuusi ominaisuuksien avulla Pääkomponenttianalyysin ja piirretty 4823 geenit käyttämällä kolmen ensimmäisen pääkomponentit. Saatu kuvaaja osoitti, että suurin osa geenit olivat erittäin samankaltaisia ​​resessiivinen tuumorisuppressorigeeneille (kuvio 6A). Yhtä poikkeusta lukuun ottamatta, yhteinen hauras sivusto geenit hyvin erillään pääryhmän ja olivat samanlaisia ​​vain pieni useita muita geenejä (kuvio 6A). Tämä tulos osoitti, että useimmat geenit, jotka on kohdistettu polttovälin poistot muistuttavat tuumorisuppressorigeeneille, kun taas huomattavasti vähemmän geenejä muistuttavat yhteisiä hauras sivuston geenejä. Testata tätä ajatusta itsenäisesti, käytimme ohjattu oppiminen menetelmiä (tukivektorikone ja satunnainen metsä [RF]) luokitella 4823 geenit CFS kaltainen tai kasvaimia estävä luokkia. Tulokset näistä kaksi menetelmää korreloi merkitsevästi (r = 0,72) ja molemmat on luokiteltu useimmat geenien kasvaimia estävä kuten, yhteisymmärryksessä ilman valvontaa analyysi (kuvio 5B). Kolme muuttujaa, jotka olivat tärkeimpiä RF luokittelun olivat poisto koon, poisto erottaminen ja poisto eristäminen (taulukko S6). Käyttämällä vain nämä kolme muuttujaa, me tuottanut uuden RF luokittelija, joka tuotti tuloksia, jotka olivat 99% identtisiä alkuperäisen luokituksen perustamisesta nämä kolme ominaisuuksia kriittisin taustatekijät siitä, onko tietty malli polttoväli poistot on CFS kaltainen tai tuumorisuppressoriproteiinia -kuten.

geenit oli 15 tai enemmän polttoväli deleetioita (4823) analysoitiin ohjaamaton oppiminen menetelmä Principal Component Analysis (PCA) ja luokitellaan kahteen ohjattu oppiminen menetelmistä, Support Vector Machine (SVM) ja Random Forest (RF). (A) Kaavio on 4826 geenien perustuu niiden arvoihin kolmen ensimmäisen pääkomponenttien peräisin seitsemästä poisto ominaisuuksia, jotka erottavat yhteinen hauras sivusto geenejä tuumorisuppressorigeeneille. Tunnetut yhteinen hauras sivusto geenit näkyvät sinisellä, tunnettu tuumorisuppressorit näkyvät punaisella, ja kaikki muut näkyvät vihreinä. Useimmat tunnetut tuumorisuppressoreilla on haudattu pääryhmä geenien, kun taas tunnetut yhteinen hauras sivusto geenejä, yhtä poikkeusta lukuun ottamatta (

SUURI

), ovat selvästi erillään pääryhmä geenien heidän ensimmäinen ja toinen pääasiallinen komponentti arvot. On vain kourallinen muita geenejä, jotka sijaitsevat lähellä tunnettua yhteinen hauras sivusto geenejä. (B) Graafinen esitys luokittelun 4826 geenien perustuu niiden todennäköisyys olla yhteinen hauras sivuston geenien Random Forest (

y

-akselin) tai Support Vector Machine (

x

akselilla ) luokittelijoiden. Molemmat luokittimet koulutettiin 35 tunnettujen CFS geenien tai tuumorisuppressoreilla (taulukko S4). Todennäköisyys on kasvain vaimennin on yksi miinus CFS todennäköisyys. Useimmat geenit ovat ryhmittyneet yhteen vasemmassa alakulmassa neljännekseen; Siksi molemmat luokittelijoiden ennustaa suurella todennäköisyydellä, että suurin osa näistä geeneistä ovat tuumorisuppressoreilla.

validointi

MACROD2

yhteiseksi Fragile Site Gene

Voit testata, onko meidän luokitus voisi onnistuneesti ennustaa uuden yhteisen hauras sivusto geeni geenit, me tutki induktio replikatiivisen stressi on koolonisyöpäsolulinja voi tuottaa poistot

MACROD2

tai

A2BP1

, jotka yhdessä tunnettu yhteinen hauras sivuston geeni geeni

FHIT,

ovat kolme geeniä useimmin vaikuttaa polttoväli deleetioita paksusuolensyöpä. Suunnittelimme mukautetun laatoitus array näiden kolmen geenin ja sitten suoritetaan aCGH, vertaamalla alkuperäistä solulinjan DNA DNA kahdeksasta eri klooneista eristettiin lyhytaikaisessa induktion Replikatiivisen stressiä. Neljä kahdeksasta klooneista osoitti deleetioita

MACROD2

, ja kaksi kahdeksasta klooneista osoitti deleetioita

FHIT

(kuva 7). Tässä todetaan, että

MACROD2

, jota ei ole aikaisemmin osoitettu olevan yhteinen hauras sivusto geeni lymfosyyteissä, on todellakin yhteinen hauras sivuston geeni analysoituna on koolonisyöpäsolulinja. Se, että

MACROD2

on helppo havaita, koska yhteinen hauras sivuston geenin paksusuolen syövän soluissa, mutta ei lymfosyyttejä on sopusoinnussa aikaisemmin todettu, että eri solutyyppejä esittävät erilaisia ​​profiileja yhteisen hauras sivustoja [24].

(A) kaavamainen kokeen, jota käytetään mukautetun laatoitus array onko afidikoliinia induktio replikatiivisen stressi voi luoda polttoväli poistot kolmen loci (

A2BP1

,

MACROD2

, ja

FHIT

) paksusuolen epiteelin syöpäsoluja. Ei poistot vaikuttavat

A2BP1

havaittiin 8 tutkittu kloonit; 4 out of 8 kloonista poistot vaikuttavat

MACROD2

; ja 2 kloonista poistot vaikuttavat

FHIT

. (B) Esimerkki indusoidun keskipiste poistetaan vaikuttavat

MACROD2

lokukseen.

x

-akselin edustaa noin 1-Mb alueella, joka kattaa

MACROD2

. Sininen viivat edustavat normalisoitu DNA kopiomäärä arvoja, ja oranssi linjat edustavat segmentoitu DNA kopiomäärä arvoja. (C) Esimerkki indusoidun keskipiste vaikuttavan deleetion

FHIT

. (D) Esimerkki vaikuta lokuksen (HLA-lokuksen kromosomissa 6p).

Eri kasvaintyypeille on eri taajuuksilla ja spectrums poistot sisällä CFS kaltainen Genes

Mielenkiintoista, huomasimme, että paksusuolen kasvaimet olivat ylivoimaisesti yleisimmin vaikuttaa polttoväli poistoista CFS kaltaisia ​​geenejä, joilla poistetaan taajuudet peräti 21% ja

A2BP1

, 17%

MACROD2

, 9 % for

FHIT

ja 9%

PARK2

(kuvio 8A). Mikään muu yhdeksän kasvaintyypin niin usein vaikuttaa. Keuhkosyöpä oli seuraavaksi eniten, mutta kumma oli eri taajuusspektrin, jossa

LRP1B

ollessa yleisimmin poistettu CFS kaltainen geeni 4% (kuvio 8A). Useita syöpiä ei ilmeisesti vaikuta lainkaan, kuten glioblastoomat, CLL, ja eturauhasen syövät, ja monet oli erittäin alhainen taajuus deleetioita CFS-, kuten geenejä, mukaan lukien rintasyöpä, joka osoitti

PARK2

sen kaikkein usein poistettu CFS kaltainen geeni hieman yli 2% (kuvio 8A).

(A) taajuus, jolla osoitetaan yhteinen hauras sivuston tai CFS kaltainen geeni on poistettu eri primaarikasvaimia. (B) taajuus, jolla osoitetaan yhteinen hauras sivuston tai CFS kaltainen geeni on poistettu syöpäsolulinjoissa.

taajuus ja spektri deleetioita CFS kaltaisten geenien erilainen kaikille kasvaintyyppien verrattaessa solulinjat primaarikasvainten (kuvio 8B). Paksusuolen syöpä solulinjoissa, deleetiot vaikuttavat

FHIT

yli 60%: n solulinjojen verrattuna 9% primaarikasvainten. Rintasyövän solulinjoissa,

FHIT

poistettiin 10% näytteistä, mutta ei lainkaan primaaristen kasvainten (kuvio 8B). Näyttää mahdolliselta, että tämä voi heijastaa plastisuus genomin

FRA3B

(

FHIT

hauras sivusto) viljelyolosuhteissa, ja sama voi olla, että lisääntyneestä poistot muissa CFS kaltainen geenien verrattaessa solulinjat primäärikasvaimissa.

useimmin Poistetut Fragile Site kaltainen geenit ja tuumorisuppressoriproteiinia kaltainen Genes

kyky ennustaa uusia tuumorisuppressoreilla on tarkoituksenmukaisempaa syöpäbiologian kuin kyky ennustaa uusien hauras sivusto geenejä. Me perusteltu, että ne tuumorisuppressorigeenin kaltaisten geenien useimmin vaikuttaa polttovälin poistot olisi vahvimpia ehdokkaita (taulukko 1). Mielenkiintoista, polttoväli deleetiot vain kahdessa kymmenen geenejä on kuvattu aiemmin (

CDKN2A /B

ja

MAP2K4

[25]). Ja muut kahdeksan geenejä, yksi on tuumorisuppressori, jonka tiedetään inaktivoitua muita geneettisiä mekanismeja, [26] (

MEN1

), ja neljä ehdokasta tuumorisuppressoreilla perustuvat joko mutaatioanalyysi (

CSMD1

[27]), toiminta-analyysi (

CDKN2AIP /CARF

[28],

MAD1L1

[29]), tai syöpä-promoottorin hypermetylaatio (

RRAD

[30]). Toisaalta, kaksi geeniä äskettäin ehdotetaan olevan tuumorisuppressoreilla perustuu niiden polttoväli poisto syövän,

PDE4D

[31] ja

LRP1B

[32], kuuluvat kymmenen eniten vaikuttaa CFS kaltainen geenejä ja näin ollen ei voi olla toiminnallisia tuumorisuppressoreilla (taulukko 1).

keskustelu

aloitti tämän tutkimuksen sovittaa yhteen kaksi erilaisia ​​havaintoja: puuttuminen tuumorisuppressori- ehdokkaiden kahdesta loci usein vaikuttaa polttovälin poistot, ja kyky polttovälin poistot rikastamiseksi tuumorisuppressoreilla funktionaalisella näytöllä. Kautta laskennallisia ja tilastollinen analyysi polttoväli poistot läsnä yli 1000 syöpänäytteissä määrittelimme kaksi erillistä luokkaa deleetioiden syöpä ratkaista ristiriita: luokka, joka edustaa geenejä samanlainen yhteinen hauras sivuston geenejä, ja toinen, joka on tuumorisuppressoriproteiinia kaltainen . Nämä kaksi poistot todennäköisesti syntyvät eri mekanismeja, jotka perustuvat niiden eri poistamisen kokoisia ja niiden taipumus yhteistyöhön tapahtua. Yksi luokka poistot, kun erittäin toistuvia, päällekkäin yhteisen päällä ja vaikuttavat merkittävästi ilmaus taustalla geenejä, mikä osoittaa, että toistuminen ohjaa valikoivaa etua kehittyvän syöpäsoluja. Sen sijaan, poistot yhteistä hauras sivuston kuten geenit eivät mene päällekkäin yhteistä päällä eikä niillä ole merkittäviä vaikutuksia taustalla geenin ilmentymisen, jotka kaikki on sopusoinnussa niiden toistuminen ajetaan luontainen epävakaus genomi lokuksen sijaan selektiivisesti etu.

havainnot vahvistaa, että suurin polttoväli poistoista kuuluvat luokkaan, joka edustaa tuumorisuppressorigeenin kaltaisia ​​geenejä eikä yhteistä hauras sivusto geenejä. Tämä on ainoa erimielisyyttä meillä on hiljattain tehty tutkimus, joka osoittaa, että suurin osa polttoväli deleetioita syöpä ovat hauraita kaltaisia ​​perustuu osittain osittain niiden taipumus heterotsygoottinen sijaan homotsygoottista [16]. Uskomme kuitenkin, että tämä ominaisuus ei ole käyttökelpoinen luokittelija koska useat tuumorisuppressorien, kuten

TP53

ja

CDH1

, vaikuttavat polttovälin heterotsygoottinen poistot. Se voi olla paljon haploinsufficient tuumorisuppressorien, kuten

p27KIP1

[33], on vielä löydetty, ja laskennallisia työkaluja että alennus nämä olisivat virheellisiä. Joissakin tapauksissa homotsygoottinen deleetio kasvainsuppressorigeenin saattaa olla tappava, joka voisi olla asianlaita kehräkokoonpanon tarkistuspisteen geeni

MAD1L1

jonka löysimme tänne on hyvin usein vaikuttaa heterotsygoottinen polttovälin poistot. Vaikka

MAD1L1

ei ole vielä COSMIC tietokantaan tuumorisuppressorien heterotsygoottista poistetaan

MAD1L1

on osoitettu lisäävän kasvainten aiheuttaman osan menetys

TP53