Krooninen sairaus

tiivistelmä

Kertyvät tiedot osoittavat, että syöpä kantasolut edistävät kasvaimen chemoresistance ja niiden kesto muuttaa kliinisen tuloksen. Aikaisemmat tutkimus on osoittanut, että munasarjasyöpä voi aloittaa munasarjasyövän käynnistämällä soluissa (OCIC) ominaista pinta-antigeeni CD44 ja c-KIT (CD117). Kokeellisesti on osoitettu, että microRNA eli miR-193a, tavoitteet c-KIT mRNA hajoamista ja voisi olla ratkaiseva merkitys munasarjasyövän kehittämiseen. Miten miR-193a säädellään ymmärretään huonosti ja nousevien kuva on monimutkainen. Purkaa tämä monimutkaisuus, ehdotamme matemaattinen malli tutkia kuinka estrogeeni-välitteisen ylössäätöä toisen tavoitteen miR-193a, nimittäin E2F6, voi vaimentaa toiminta miR-193a kahdella tavalla, yksi läpi kilpailun E2F6 ja c -Kit transkriptien miR-193a, ja toinen sitomalla E2F6 proteiinia, yhdessä Polycomb monimutkainen, että edistäjä miR-193a alas-säädellä sen transkription. Mallimme ennustaa, että tämä bimodaalinen ohjaus kasvattaa ilmentymisen c-KIT ja että toinen tila epigeneettiset sääntelyn tuottaminen edellyttää kytkentä käyttäytymistä c-KIT ja E2F6 ilmaisuja. Muita analyysi TCGA munasarjasyövän aineisto osoittaa, että munasarjasyöpä potilaille, joilla on alhainen ilmaus EZH2, Polycomb-ryhmä perheen proteiini, osoittavat positiivista korrelaatiota E2F6 ja c-KIT. Me arvelevat, että samanaikaisesti EZH2 esto ja antiestrogeenihoidon voi olla tehokas yhdistetty terapeuttinen strategia vastaan ​​munasarjasyöpä.

Citation: Cheng FHC, Aguda BD, Tsai JC, Kochańczyk M, Lin JMJ, Chen GCW, et al. (2014) matemaattisen mallin Kaksoiskuljetus Epigeneettiset valvonta miR-193a munasarjasyövässä Kantasolut. PLoS ONE 9 (12): e116050. doi: 10,1371 /journal.pone.0116050

Editor: David Wai Chan, The University of Hong Kong, Hongkong

vastaanotettu: 22 syyskuu 2014; Hyväksytty: 30 marraskuu 2014; Julkaistu: 29 joulukuu 2014

Copyright: © 2014 Cheng 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.

Data Saatavuus: Tällä kirjoittajat vahvistavat, että kaikki tiedot taustalla olevat havainnot ovat täysin saatavilla rajoituksetta. Kaikki asiaankuuluvat tiedot ovat paperi- ja sen tukeminen Information tiedostoja.

Rahoitus: Tämä tutkimus tukee tutkimusmäärärahat ministeriön Science and Technology, Taiwan (NSC102-2320-B-194-006, NSC102 -2115-M-194-007-My2, MOST103-2911-I-194-504 ja MOST103-2320-B-194-002), National Center for Teoreettinen Sciences (NCTS), ja National Chung Cheng University (NCCU Interdisciplinary Science myöntää 103-03), Taiwan. Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen. Co-kirjailija Baltazar D. Aguda työskentelee DiseasePathways LLC. DiseasePathways LLC tuettiin muodossa palkan tekijän BDA, mutta ei ollut mitään ylimääräistä roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen. Erityinen merkitys tämän kirjoittajan on nivelletty ”kirjoittaja maksut” -osiossa.

Kilpailevat edut: Co-kirjailija Baltazar D. Aguda työskentelee DiseasePathways LLC. Ei ole olemassa patentteja, tuotteiden kehittämiseen tai kaupan tuotteiden julistaa. Tämä ei muuta tekijöiden noudattaminen kaikki PLoS ONE politiikan tietojen jakamista ja materiaaleja.

Johdanto

Munasarjasyöpä on tappavin gynekologinen maligniteetti ja viides johtava syy syövän kuolinsyy naiset [1]. Koska munasarjasyöpä on muutama oireita varhain suunnastaan ​​suurin osa potilaista diagnosoidaan loppuvaiheissa (III ja IV) taudin. 5 vuoden pysyvyys on yleensä alle 20% potilailla myöhäisvaiheen tauti huolimatta terapeuttinen kehittyessä taas eloonjäämisaste potilaille, joilla on vaiheen I tai II tauti on suurempi kuin 80% saman ajanjakson aikana [2]. Vaikka nykyinen kemoterapeuttiset osoittaa yli 90% valmis vaste alkuvaiheen kasvaimet, vain 20-30% osittainen hoitovaste havaitaan pitkälle kasvaimissa sekä kemiallis-resistentti relapsoitunut kasvaimia [3]. Parempi ymmärrys molekyylitason muutoksia munasarjojen syövän synnyn voi johtaa parempaan terapeuttiseen strategioita tätä tappavaa tautia.

Yhä enemmän hypoteesi toteaa, että syöpä syntyy pieni populaatio itseuudistuvien syövän aloittamista soluja (CIC) [4 ]. Nämä CIC uskotaan omaavan Tuumorigeenisuustutkimuksissa ja parannettu lääkeresistenssi sisällä kasvain, ja pystyvät asuttaa kasvain pesäkkeitä

in vivo

. Olemme aiemmin eristetty munasarjojen CIC (OCICs) munasarjojen syöpäpotilaiden [5]. Nämä OCICs näytteille lisääntynyt lääkeresistenssin kohti sisplatiinin ja taksolin, ja niille on ominaista, että ne ilmentävät useita solun pinnan markkereita, mukaan lukien c-KIT (CD117, tai kantasolutekijää reseptori). Kuitenkin mekanismi, miten OCICs syntyvät ja miten ne solun pinnan markkereita, kopioinnin ohjauksessa ei täysin tunneta.

Estrogeeni on tärkeä säätelijä kasvua ja erilaistumista normaalissa munasarjat [6] ja on mukana kehittämässä munasarjasyöpä [7]. Tältä osin tutkimukset ovat tutkineet munasarjasyövän riski naisilla käyttäen hormonikorvaushoidon (HRT) on vaihdevuosioireiden hoitoon [8], [9], [10]. Esimerkiksi tutkimuksessa, johon osallistui miljoonaa naista ehdotti, että naisia ​​on hoidettu HRT oli liittyy lisääntynyt munasarjasyövän riski [11]. Kuitenkin estrogeenin roolista munasarjojen syövän synnyn ei täysin ymmärretä.

Epigeneettiset muutoksia genomissa on keskeinen rooli transkription ohjaus- ja poikkeava epigeneettiset muutos katsotaan nyt tunnusmerkki syöpä [12]. Epigeneettiset muutokset tehtävänä on valvoa geeniekspressioiden jotka mahdollistavat tiettyjen fenotyyppien [13], [14]. Niistä, DNA: n metylaatio on yksi tunnettu epigeneettisiä muutoksia, jotka tapahtuu 5-asemassa sytosiini CpG-dinukleotidejä jolloin muodostuu 5-metyylisytosiini. DNA: n metylaatio, joka esiintyy klustereita CpG sivustoja (kutsutaan CpG-saarekkeiden) on promoottorialueen kasvainsuppressorigeenin tulokset transkription repression ja tuumorigeneesiä joissakin tapauksissa [15]. Lisäksi katsotaan ratkaisevan säätävät geenien ilmentymisen, MIRS kutsutaan tuumorisuppressorigeenin-MIRS jos ne säätelevät onkogeenin ekspressiota [14]. Tutkimuksissa havaittiin, että tuumorisuppressoriproteiinia-MIRS ovat usein alassäädetty geneettisellä tai epigeneettiset mekanismit johtavat säätely ylöspäin onkogeenien ja kiihtyvyyden tumorigeneesin [16]. Esimerkiksi miR-34b /c (joka sijaitsee osoitteessa promoottorin CpG-saarekkeen geenin) todettiin epigeneettiseltä vaiennetaan DNA: n metylaation metastaattisessa syöpäsoluissa [17]. Re-ilmentyminen miR-34b /c tukahdutetaan syövän invaasio

in vitro

ja

in vivo

.

Olemme kiinnostuneita miR-193a, joka sijaitsee kromosomissa 17q11. 2 ja upotettu CpG-saarekkeen. Tutkimuksissa on havaittu, että miR-193a oli epigeneettiseltä vaiennetaan promoottori hypermetylaation akuutti myelooinen leukemia (AML) ja keuhkosyövän [18], [19]. Tärkeää on, miR-193a tavoitteet kantasolu markkeri, c-KIT, sortotoimiin AML [18], [20]. Toinen kokeellisesti vahvistettu tavoite miR-193a on E2F6 [21]. Up-regulation E2F6 on havaittu rintasyövän soluissa käsittelemällä estrogeenin [22]. Sisällä E2F perheen transkriptiotekijöiden, jotka osallistuvat solusyklin ohjaus transkription aktivaation tai repression [23], E2F6 havaittiin olevan transkription repressori kykenee assosioitumaan histoni-lysiini-N-metyylitransferaasi EZH2, joka on tärkeä ainesosa Polycomb monimutkainen [24], [25], ja DNA metyyli-transferaasi DNMT3b, mahdollistaa palvelukseenotostaan ​​tukahduttava monimutkaisia ​​[26].

Koska roolia miR-193a munasarjasyövän Toistaiseksi ei tiedetä oletamme, että E2F6 proteiini voi estää ilmentymisen miR-193a, sekä suoraan DNA-sitovan transkription repressori ja välillisesti edistämällä Polycomb mutkikkaaksi. Itse asiassa olemassaolo sitoutumiskohdat E2F6 proteiinin promoottori miR-193a osoituksena ENCODE chip Seq data [27] näyttää viittaavan siihen, että pitkän aikavälin tukahduttaminen miR-193a by E2F6 voi johtaa epigeneettiset vaiennettu miR -193a. Nämä tapahtumat voivat johtaa ylössäätöä c-KIT ja laukaista puhkeamista OCIC fenotyypin, mikä edistää munasarjojen syövän synnyn. Tässä tutkimuksessa käytämme matemaattisen mallin tutkia koukeroita tämän epigeneettiset valvonta miR-193a, joka voisi olla merkittävä, koska se ennakoi taipumusta vaihtaa c-KIT, jotka voivat olla kriittisiä munasarjojen syövän synnyn.

Materiaalit ja menetelmät

Soluviljely

Munasarjasyöpä A2780 kasvatettiin RPMI 1640 (Invitrogen, Carlsbad, CA), johon oli lisätty 10% FBS: ää, ja 50 yksikköä /ml penisilliiniä /streptomysiiniä. Solun inkuboitiin 37 ° Cwith 5% CO

2.

kloonaus miR-193a ilmentävällä vektorilla

sekvenssit, jotka puhtaaksi miR-193a pre-miRNA monistettiin PCR: llä käyttämällä spesifisiä alukkeita F: 5′-CGCGGATCCAGTTTCTCGGCGCATAACTC-3 ’ja R: 5′-CCCAAGCTTCGCTATTTCTCCAGCGAAGTG-3’, käyttäen genomista DNA: ta, menettää tavallisesti soluja, jotka ilmentävät miR-193a. PCR-tuotteet ligatoitiin yT kloonausvektoriin (Yeastern Biotech, Taiwan) sekvensointia varten vahvistusta. miR-193a-yT A pilkottiin BamHI ja HindIII: lla, ja liitettiin monikloonauskohtaan p

Äänenvaimennin

4,1-CMV puro siRNA ekspressiovektoriin, joka oli esidi- BamHI: llä ja HindIII: lla.

RNA: n ja Kvantitatiivinen RT-PCR

RNA uutettiin käyttäen TRIzol-reagenssia (Invitrogen Carlsbad, CA) valmistajan protokollan. Poistaa mahdolliset kontaminoivaa DNA: ta komplementaarisen DNA: n, 1 ug kokonais-RNA: ta käsiteltiin DNaasi I: llä (Amplification Grade, Invitrogen) ennen käänteistranskriptio. RNA oli sitten käänteiskopioitiin käyttämällä satunnaisia ​​alukkeita (c-KIT tai E2F6 ilmaisu) tai TaqMan käänteistranskriptio Kit (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). Kvantitatiivisen tosiaikaisen RT-PCR suoritettiin sitten käyttäen ABI StepOne reaaliaikainen PCR-järjestelmää (Applied Biosystems). Alukkeet ovat saatavilla pyynnöstä. Suhteellinen ilmentyminen miR-193a, c-KIT ja E2F6 laskettiin käyttäen vertailevaa Ct menetelmällä.

Tulokset

miR-193a tavoitteet c-KIT ja E2F6

tutkimiseksi suhdetta miR-193a ja c-KIT /E2F6 munasarjasyövän (Fig. 1A), me yliekspressoitujen miR-193a A2780 munasarjasyöpäsoluja joka on alhainen miR-193a ilme. Expression of miR-193a aiheutti huomattavan alas-säätely c-KIT mRNA ja E2F6 mRNA, mikä viittaa siihen, että c-KIT mRNA ja E2F6 mRNA ovat tavoitteita miR-193a in munasarjasyöpäsoluja (Fig. 1 B).

(A) kaaviokuva c-KIT ja E2F6 mRNA osoittaa ennustettua miR-193a sitoutumiskohdan niiden 3’UTR. Yksityiskohtaiset sitovat sekvenssit (MRE) näistä sivustoista on myös esitetty yhdessä miRNA sekvenssirinnastukset. (B) qPCR analyysi miR-193a, c-KIT ja E2F6 A2780 munasarjasyöpäsoluja. Yli-ilmentymisen miR-193a A2780 soluissa johtaa alas-säätely c-KIT ja E2F6 mRNA: t.

Model yhtälöt

väliset vuorovaikutukset komponenttien miR-193a-E2F6- c-KIT sääntelyyn moduuli on esitetty kuvassa. 2A. Tiukka kytkentä verkon osien ja mahdollisten epälineaarinen kinetiikka voi aiheuttaa monimutkainen järjestelmä dynamiikan, joka voidaan ymmärtää avulla matemaattisen mallin. Meidän kineettinen malli (Fig. 2B) on kuusi osaa, jotka muodostavat: miR-193a (

R

m), E2F6 mRNA (

R

e), c-KIT mRNA (

R

c), monimutkainen miR-193a kanssa E2F6 mRNA (

R

em), kompleksi miR-193a c-KIT mRNA (

R

mc), ja E2F6 proteiini (

P

). Kemiallinen massa-toiminta yhtälöt kunkin pitoisuuden näiden molekyylien tai kompleksit,

R

m,

R

e,

R

c,

R

em,

R

mc, ja

P

, ilmoitetaan seuraavasti: (1) (2) (3) ( 4) (5) (6) B-

(A) aktivointi estrogeenireseptorin (ER) signalointi voi lisätä kasvua transkription E2F6, jotka voivat myöhemmin lisätä ilmentymistä c-KIT kautta miR-193a välitteisen cerna mekanismin . Toisaalta, lisäksi transkription repressori, E2F6 voi johtaa epigeneettiset hiljentäminen miR-193a promoottori tuloksena ylössäätöä c-KIT. Kuvauksen jokaisen numeron koulutusjakson on lueteltu S1 taulukossa. (B) biokemiallinen vuorovaikutus Tämän ehdotetun miR-193a sääntelyverkon. Malli muuttujat nimet molekyyli annetaan myös.

Tässä yhdistys määrä miR-193a-E2F6 mRNA on

k

1 ja yhdistys määrä miR-193a -c-KIT mRNA on

k

2; dissosiaationopeuden kompleksien miR-193a-E2F6 mRNA on

k

m1 ja miR-193a-c-KIT mRNA on

k

m2; käännös nopeus E2F6 proteiini on

k

3; transkription määrä miR-193a on

k

4, on E2F6 mRNA on

k

5 ja c-KIT mRNA on

k

6; hajoamisnopeutta miR-193a on

δ

m, on E2F6 mRNA on

δ

e, c-KIT mRNA on

δ

c Mir-193a-E2F6 mRNA on

δ

em, ja miR-193a-c-KIT mRNA on

δ

mc ja hajoamisnopeutta of E2F6 proteiini on

δ

p; ja vahvuus miR-193a transkription inhibition E2F6 proteiinia merkitään

K

4.

Ensimmäinen termi oikealla puolella Eq. (1) vastaa nuoli 9 kuvassa. 2A ilmentävät miR-193a transkription inhibitiota, ensisijaisesti, E2F6 proteiini, mutta myös Polycomb monimutkainen proteiinien aktiivisuutta. Arvo parametrin

K

4 tarkoituksena on siis huomioon sekä suoraan transkription repressio E2F6 ja pitkän aikavälin geenien suorittaa ja riippuvainen tasojen EZH2 ja DNMT3b. (Pitoisuus E2F6 on muuttuja dynaaminen malli, kun taas tasojen olennaista Polycomb proteiineja, jotka eivät ole nimenomaisesti esitetty malliyhtälöt, eivät aiheita asetuksessa moduulin ja niiden tasojen oletetaan vakio ainakin moduulin saavuttamisajan asteikko .) toinen (vastaavasti, kolmas) termi oikealla puolella Eq. (1) on määrä miR-193a vapautumista kompleksin E2F6 mRNA (vastaavasti kompleksin c-KIT mRNA). Vuorovaikutukset vastaavat nuolet 6 ja 7 on esitetty. 2A, jotka ilmentävät hybridi mRNA kompleksin muodostumisen, annetaan vastaavasti neljäs ja viides termi oikealla puolella Eq. (1). Viimeinen termi yhtälössä. (1) on ensimmäisen kertaluvun miR-193a hajoamista aikavälillä.

nopeus konstitutiivisen E2F6 geenin transkriptio (nuoli 1 kuvassa. 2A) on

k

5 (Eq. (2)). Tämä määrä on riippuvainen tasosta hormonistimulaatioon ja kuten malli kuvaa yksinkertaistettua sääntelyä munasarjojen soluissa, me suoraan liittää

k

5 tasoon estrogeeni. Toinen termi yhtälössä. (2) edustaa vapautumista E2F6 mRNA kompleksin miR-193a, kun taas kolmas termi on määrä vastakkaisen sitova reaktio. Viimeinen termi yhtälössä. (2) on hajoaminen E2F6 mRNA. Termit oikealla puolella Eq. (3) ovat analogisia. Ensimmäinen termi yhtälössä. (4) on korko sitomisesta E2F6 mRNA ja miR-193a. Toinen termi yhtälössä. (4) tarkoittaa vastakkaisen reaktion, ja kolmas termi edustaa hajoamista

R

em. Termit oikealla puolella Eq. (5) ovat analogisia. Viimeinen yhtälö osuus E2F6 käännös (nuoli 8 kuvassa. 2A) ja hajoaminen.

Steady States

Tasainen valtiot antavat pitkän aikavälin järjestelmän käyttäytymistä. Jatkuvan tiloja järjestelmän (1) – (6) voidaan saada rinnastamalla oikealla puolelle yhtälöiden nollaan. Olkoon

S

= (

R

m,

R

e,

R

c,

R

em,

R

mc,

P

), olla vakaassa tilassa järjestelmän (1) – (6). Vakaan tilan

S

täyttää seuraavien yhtälöiden (7) (8) (9) (10) (11) (12) missä

ja (13)

Toteamme, että kun

R

m määräytyy Eq. (12), niin muut komponentit vakaassa tilassa

S

voidaan määrittää yhtälöiden. (7) – (11). Siksi edellytys olemassaolon vakaassa tilassa

S

on, että

k

4 piilee

h

[0, ∞), erilaisia ​​funktion

h

. Olemme kiinnostuneita kynnyksen tai kytkentäaika järjestelmän (1) – (6), erityisesti kytkentä ekspression c-KIT mRNA. Siten olosuhteet parametrit olemassaolon useiden tasaisen valtiot ovat merkityksellisiä. Tässä annamme kriteerinä olemassaolon kolme tasaista valtioiden mallin seuraavasti: (14) (15) missä on maksimaalinen arvo välillä [0, ∞), ja annetaan

todiste kriteerin (14) – (15) annetaan S1 teksti.

vakaa tila Kaksijakoisuus kaavio on (

k

5,

R

c) kone

Koska yhtälöiden. (7) – (8), vakaan valtiot

R

e ja

R

c nousu tai lasku samaan suuntaan. Tämä malli ennuste on sopusoinnussa Cerna hypoteesin [28], [29], että ilmaus E2F6 positiivisesti korreloi että c-KIT.

Kuten aiemmin mainittiin,

k

5 on kokeellisesti ohjattava liittyvä parametri lisäämällä hormonien (esim estrogeeni), ja

K

4 on mitta inhibition tehokkuutta, ensisijaisesti E2F6 proteiinia vastaan ​​miR-193a. Kuten näemme keskusteluun alla, vuorovaikutus

k

5 ja

K

4 voi tuottaa yli-ilmentyminen c-KIT mRNA. Siksi olisi mielenkiintoista nähdä riippuvuus vakaassa tilassa parametrin

k

5 eri arvoilla

K

4 – tämä on esitetty kuviossa. 3. Tämä kaavio on kutsutaan ”steady-state bifurcation kaaviot”, ja

k

5 kutsutaan kaksijakoisuus parametri. Tuottaa koekäyriä samanlaisia ​​kuin kuviossa. 3, voidaan suunnitella kokeesta, jossa soluja viljellään eri pitoisuuksina estrogeenin, ja sitten mitata pitkän aikavälin mRNA-tasot.

riippuvuus tasaisesta valtioiden muuttujan

R

c (RNA taso c-KIT) parametrin

k

5 (transkriptio nopeudella E2F6) erilaisuuden arvot parametrin

K

4 (esto hyötysuhde of E2F6). Arvo parametrien luetellaan S2 teksti.

parametrit täyttävän Eq. (14) – (15), malli ennustaa, että on olemassa erilaisia ​​

k

5, jota varten järjestelmä sallii kolmen rinnakkain tasaista valtiota. Esimerkiksi varten

K

4 = 0,0001 (eli alempi esto tehokkuutta; Fig. 3, vihreä viiva) ja

k

5 on välillä 0,0556 ja 0,1585, malli antaa kolme tasaista valtiota (joista korkean

R

c ja alhaisen

R

c valtiot ovat vakaita, katso käyrä liittyy

K

4 = 0,0001 kuvassa. 3). Tärkeys oikea polvi on vakaan tilan bifurcation kaavio piilee seuraavassa asiassa: kun ohjaus parametri

k

5 nostetaan alhaisesta arvosta läpi kriittisen arvon

k

5

R liittyvä oikea polvi, vastaava vakaan tilan tason

R

c lisääntyy ja epävakaudesta johtuen (vastaavasti, vakaus) on tasainen valtioiden keskikerroksessa haara (vastaavasti, ylempi haara) on vakaassa tilassa kaksijakoisuus kaavio, järjestelmä siirtyy jatkuvuustilan ylä- haaran kriittinen arvo

k

5

R , ja sitten pysyä ylemmän haaran (ks. 3). On jyrkkä ero c-KIT mRNA-tasojen välillä tasainen valtioiden

R

c alemman ja ylemmän oksat vakaan tilan bifurcation kaavio, mikä viittaisi siihen, syöpä fenotyypin edistäviä yli- ilmentyminen c-KIT mRNA

k

5

k

5

R. Toisaalta, jos on aluksi vakaassa tilassa ylempi haara, joka liittyy yli ilmentyminen c-KIT mRNA, voidaan vähentää

k

5-arvo vähentää vakaan valtion taso

R

c. Lisäksi jos jatkaa laskuaan

k

5 arvo alle kriittisen arvon

k

5

Lassociated kanssa vasen polvi, niin vastaava vakiotasolleen on

R

c vähenee ja, epävakauden vuoksi (vastaavasti, vakaus) on vakaan valtioiden keskitasolle haara (vastaavasti alempi sivukonttori) vakaan tilan kaksijakoisuus kaavio, järjestelmä laskeutuu on vakaassa tilassa alemman haaran kriittinen arvo

k

5

L (katso Fig. 3). Tämä palauttaa normaalin c-KIT mRNA-tasolla.

Yhteenvetona malli ennustaa, että on olemassa raja-arvo

k

5

R (vastaavasti

k

5

L) transkription nopeudella

k

5 solujen päälle (vastaavasti, sammuta) ilmentymistä OCIC merkki c-KIT. Siksi on tärkeää säätää transkription nopeudella

k

5 vaikuttaa ilmaus OCIC merkki c-KIT.

merkitys parametrivalikon

K

4

Vaikka vähentämällä arvo

k

5 (liittyy alhainen estrogeenin taso) voidaan pienentää ilmentymisen OCIC merkki c-KIT, jonkin verran kliinistä näyttöä siitä, että anti -estrogen hoito on vain osittain tehokas hoito munasarjasyövän [30], [31]. Malli viittaa siihen, että tämä saattaa johtua esto miR-193a ilmentyminen E2F6 proteiinin heijastuu parametrin arvo

K

4 ensimmäinen termi oikealla puolella Eq . (1). Tätä termiä perustellaan sillä, että ilmaus miR-193a riippuu transkription tukahduttava aktiivisuus E2F6 proteiinin (liittyy tasoon EZH2 ja DNMTs). Erityisesti riittävän vahva esto (riittävän suuret

K

4) johtaisi pidemmän aikavälin hiljentäminen ilmentymisen miR-193a DNA metylaatio (katso Eq. (1)), ja näin merkitsisi yli-ilmentyminen c-KIT mRNA; kun taas Ääritapauksessa

K

4 = 0, järjestelmä (1) – (6) voi tukea vain korkeintaan yksi vakaassa tilassa (katso S1 Text), mikä merkitsee ei-olemassaolo oikea ja vasen polvet vakaassa tilassa kaavio ja menetys bistabiili kytkin.

Anna

k

5

b Merkitään pohjapinta transkriptio nopeusvakio E2F6 mRNA. Seuraavassa riippuen vuorovaikutusta

k

5

b ja

K

4 kuvaamme kaksi skenaariota, jossa toinen vastaisi kliiniseen havainto, että antiestrogeenihoidon ovat vain osittain tehokkaita hoidettaessa munasarjasyövän [30], [31].

solujen alhainen esto tehokkuus E2F6 (eli alempi

K

4), koska parametri

k

5 nostetaan

k

5

b

k

5

2 (punainen yhtenäinen viiva kuvassa. 4A), vakaan tilan

R

c ensin siirtyä

L

0

L

1 kautta alemman haaran, ja epävakauden vuoksi vakaan valtioiden keskellä haara, siirtyminen

L

1

U

1 ylemmässä haara, ja lopulta liikkua pitkin ylempää haara

U

2. Toisaalta, koska parametri

k

5 laski

k

5

2

k

5

b (sininen yhtenäinen viiva kuvassa. 4A), vakaan tilan

R

c ensin siirtyä

U

2

U

0 kautta ylemmän haaran, ja epävakauden vuoksi vakaan valtioiden keskellä haara, sitten siirtyä

U

0

T

0 alemman haaran, ja lopulta siirtyä takaisin

L

0. Siksi alhaisen eston tehokkuuden E2F6 (esimerkiksi alhainen

K

4) ja pienet basaalin vakio (eli pieni

k

5

b), lisäys estrogeenin voi kääntyä yli-ilmentyminen c-KIT mRNA, kun taas takaisinvedon estrogeeni voi sammuttaa yli-ilmentyminen c-KIT mRNA ja tekevät solut takaisin normaalin c-KIT mRNA-tasolla.

riippuvuus vakaan valtioiden muuttujan

R

c (RNA taso c-KIT) parametrin

k

5 (transkriptio nopeudella E2F6) eri arvoilla

K

4: (A)

K

4 = 0,1 (esimerkiksi alhainen esto tehokkuus E2F6), (B)

K

4 = 1 (ts korkea esto hyötysuhde E2F6). Punainen ja sininen nuoli viiva ilmaisee äkillisen siirtymät vakaan tilan

R

c kanssa eri

k

5

arvoja, jotka esitetään seuraavassa. Arvo parametrien luetellaan S2 teksti.

soluja korkea esto hyötysuhde E2F6 (eli korkeampi

K

4), koska parametri

k

5 nostetaan

k

5

b

k

5

2 (punainen yhtenäinen viiva kuvassa. 4B), vakaan tilan

R

c ensin siirtyä

L

0

L

1 kautta alempi haara, ja johtuen epävakauden vakaan valtioiden keskellä haara, siirtyminen

L

1

U

1 ylemmässä haara, ja lopulta liikkua pitkin ylempi haara

U

2. Toisaalta, koska parametri

k

5 laski

k

5

2

k

5

b (sininen yhtenäinen viiva kuvassa. 4B), vakaan tilan

R

c ensin siirtyä

U

2

U

0 kautta ylemmän haaran, ja johtuen siitä, että

k

5

b on pohjapinta transkriptio nopeusvakio E2F6 mRNA ja

k

5

b on suurempi kuin

k

5 komponentti vasemman polven pisteen, sitten on pysähdyttävä

U

0, joka on tila, johon liittyy yli-ilmentyminen c-KIT mRNA. Näin korkea inhibition tehokkuuden E2F6 (eli korkeampi

K

4) ja suuri basaalin vakio (eli suuret

k

5

b), takaisinveto estrogeeni voi heikentää ilmentymistä c-KIT mRNA. Teemme yksi tärkeä havainto, sillä riittävän suuri

K

4,

k

5 liittyvän arvon vasen polvi on hyvin lähellä nollaa. Siksi sillä riittävän suuri

K

4, se sopisi skenaario käsitellään tässä kohdassa. Tämä viittaa siihen, että riittävän suuri

K

4, takaisinvedon estrogeeni voi kytkeä pois päältä yli-ilmentyminen c-KIT mRNA, joka on yhdenmukainen edellä mainitun kliinisen havainnon.

validointi mallin in TCGA munasarjasyövän aineisto

edellä esitetyn mallin, päättelimme, että munasarjasyöpää sairastavilla potilailla, joilla on alhainen EZH2 (esimerkiksi alhainen

K

4), kasvua E2F6 mRNA: ta (joka on seurausta kasvua transkription määrä E2F6,

k

5) voi indusoida c-KIT mRNA: ta (

R

c), kautta miR -193a-välitteisen Cerna mekanismi. Tällainen korrelaatio ei ehkä ole olemassa potilaille, joilla on korkea EZH2 (ts korkea esto vakio E2F6 Mir-193a,

K

4) kuin miR-193 on epigeneettiseltä vaiennetaan. Tarjota riippumaton tukea tätä hypoteesia, analysoimme ilmaisun microarray data TCGA munasarjasyövän aineisto [32]. Mielenkiintoista on, munasarjasyöpä potilaille, joilla on alhainen EZH2 tasolla on positiivinen korrelaatio ilmentymisen E2F6 ja c-KIT (Fig. 5A). Analyysi toinen joukko microarray tietojen munasarjasyöpä (GDS2785) osoitti myös samanlainen ilmiö (S1 Kuva.). Tällainen suhde ei havaittu potilailla, joilla on korkea EZH2 (Fig. 5B ja S1 Kuva.) Tai korrelaatio E2F6 ja ei-miR-193a tavoite (S2 Kuva.). Yhdessä tämä ilmiö on johdonmukainen ennustus (Fig. 3), joka mRNA E2F6 ja c-KIT osoittaa cerna suhde alhaisella

K

4.

Expression microarray data alkaen 568 munasarjasyöpä potilaat lajitellaan mukaan ilmentymistason EZH2. Sirontakuvaaja osoittaa korrelaation ekspressiotason E2F6 ja c-KIT munasarjasyöpää sairastavilla potilailla, joilla on (A) matala EZH2 (alhaalla 12,5%) ja (B) korkea EZH2 (top 12,5%). R ja P-arvo Pearsonin korrelaatio on esitetty. Mielenkiintoista, kuten on ennustettu meidän malli, potilaille, joilla on alhainen EZH2 korreloi on E2F6 ja c-KIT (A, R = 0,322, P 0,005). Tällainen korrelaatio ei havaittu potilailla, joilla on korkea EZH2 (B, R = 0,2148. P 0,05). Kuitenkin potilaat, joilla on korkea EZH2 voidaan edelleen jakaa 2 alaryhmiin perustuu mediaani c-KIT (korkea, punainen väri, alhainen, sininen väri). Kumpikaan näistä alaryhmistä osoittaa positiivinen korrelaatio E2F6 ja c-KIT.

Keskustelu

matemaattisen mallin postulates olemassaolon kaksihuippui- epigeneettiset valvonta miR-193a in munasarjojen syövän synty. Soluissa, joilla on alhainen inhibition tehokkuus E2F6, on ~linear suhde transkription E2F6 ja c-KIT mRNA, mikä viittaa cerna välinen suhde 2: n geenien. Tässä Cerna hypoteesin [28], [29] 3’UTRs useiden mRNA: iden sisältävät miR sitova elementti (t) (MRE) ja siten kilpailevat sitoutumisesta kanssa miR. Teoreettisesti miR voidaan epigeneettiseltä ohjata sekä promoottori hypermetylaation ja sen Cerna on bimodaalinen tavalla.

On myös huomionarvoista huomauttaa, että tämä Cerna suhde on palautuva tapahtuma, niin että takaisinveto estrogeenin joka johtaa alempi ilmentyminen E2F6, voi vähentää ilmentymistä c-KIT (Fig. 6, yläpaneeli). Tällainen ilmiö on havaittavissa normaaleissa munasarjaepiteelisoluilla tai munasarjasyövän soluja, joissa E2F6 inhibition tehokkuus on alhainen. Itse asiassa komponenttien transkriptiorepresso- kuten EZH2, joka tarvitaan transkription suppressio E2F6 on todettu olevan alhainen normaaleissa munasarjan soluissa ja sub-set munasarjasyövän [33], [34]. Tärkeää on, tämä on sopusoinnussa myös kliinistä näyttöä siitä, että ilmaus E2F6 ja c-KIT korreloivat munasarjasyöpää sairastavilla potilailla, joilla on alhainen ilmaus EZH2 mutta ei tapauksissa korkea EZH2 ilmaisun.

Tiettyihin alhainen EZH2 ja DNMT3b ilmaisun (ylempi paneeli, kuten osoitetaan valon sininen ja punainen väri), E2F6 johtaa vain minimaalinen tukahduttaminen miR-193a (esimerkiksi alhainen

K

4) ja suhde E2F6 ja c-KIT osoittaa Cerna suhdetta. Tämän seurauksena määrä c-KIT on munasarjasyöpäsoluja riippuu estrogeenin määrä (tämä tieto välittyy taso E2F6). Päinvastoin, edellyttäen korkean ilmentymistason EZH2 ja DNMT3b (alempi paneeli, kuten tumman sininen ja punainen väri), E2F6 kykenee korkea esto hyötysuhde (eli korkeat

K

4 ). Lievä väliksi E2F6 tuloksia epigeneettiset vaiennettaisi miR-193a ja myöhemmin yli-ilmentyminen c-KIT. Ilman miR-193a, solut voidaan ”lukita” korkean c-KIT tilassa johtaen munasarjojen karsinogeneesissä.

Kuitenkin, soluissa korkea esto hyötysuhde E2F6, meidän malli ennustaa hyvin ei -linear suhde ilmentymisen E2F6 ja c-KIT. Edellyttäen matalan ekspressiotason E2F6, siellä seuraa cerna suhde E2F6 ja c-KIT. Kuitenkin korkea ilmentyminen E2F6 yhdessä korkean ilmentymisen transkription repressori, kuten EZH2, E2F6 voi johtaa epigeneettisiä hiljentäminen ilmentymisen miR-193a kautta trimetyloidaan H3K27 ja DNA: n metylaation (Fig. 6, alempi paneeli).