Krooninen sairaus

tiivistelmä

Nopea kasvu syöpäsolujen ruokkivat Glykolyysivaiheen tuottaa suuria määriä protonien syöpäsoluissa, mikä tri mekanismit kuljettaa ne pois, joten mikä lisää happamuutta ekstrasellulaaridomeenissaan ympäristöissä. On hyvin osoitettu, että lisääntynyt happamuus indusoi solukuolemaa normaalien solujen mutta ei syöpäsoluja. Tärkein kysymys puutumme tässä: miten syöpäsolut käsitellä lisääntynyt happamuus välttää aktivointi apoptoosin. Olemme toteuttaneet vertailevan analyysin transcriptomic tietojen kuusi kiinteää syöpätyyppien, rinta-, paksusuoli, maksa, kaksi keuhkojen (adenokarsinooma, levyepiteelisyöpä) ja eturauhasen syöpiä, ja ehdotti mallin siitä, miten syöpäsolujen käyttää muutamia mekanismeja pitää protonit ulkopuolella soluja. Malli koostuu useista aiemmin, hyvin tai osittain, tutkittiin mekanismeja kuljettamiseksi pois ylimääräinen protoneja, kuten kautta monokarboksylaatti kuljettajat, V-ATPaasit, NHEs ja yksi helpottaa karbonianhydraasien. Lisäksi ehdotamme uuden mekanismin, joka neutraloi protoneja kautta muuntaminen glutamaatin y -aminobutyraatti, joka kuluttaa protonin reaktiota kohden. Oletamme, että nämä prosessit säädellään syöpään liittyviä tiloja, kuten hypoksia ja kasvutekijät ja pH-tasoja, jolloin nämä koodatut prosesseja ei ole saatavilla normaaleihin soluihin happamissa olosuhteissa.

Citation: Xu K, Mao X, Mehta M, Cui J, Zhang C, Mao F, et ai. (2013) selventäminen Kuinka Syöpäsolut Vältä Asidoosi läpi vertaileva Transcriptomic Data Analysis. PLoS ONE 8 (8): e71177. doi: 10,1371 /journal.pone.0071177

Editor: Frank Emmert-Streib, Belfastin yliopisto, Iso-Britannia

vastaanotettu: 24 joulukuu 2012; Hyväksytty: Kesäkuu 27 2013. Julkaistu: 14 elokuu 2013

Copyright: © 2013 XU 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: Projekti osittain rahoittama lahjoitusvarat varten Georgia Research Alliance Eminent Scholar Tuoli että XY hallussaan. Ei ylimääräistä ulkoista rahoitusta saatiin tätä tutkimusta varten. 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

Yksi tärkeimmistä syöpään tunnusmerkkejä on niiden ohjelmoida uudelleen energia-aineenvaihduntaa [1]. Eli Glykolyysivaiheen korvaa oksidatiivisen fosforylaation tullut tärkein ATP tuottaja. Suoraa seurausta tästä muutoksesta on, että huomattavasti enemmän laktaatit, koska vastaanottimissa elektronien glukoosiaineenvaihduntaan, tuotetaan ja kuljetetaan ulos soluista. Jos haluat säilyttää solun elektro-neutraalisuuden luovuttaessaan laktaatit, solut vapauttavat yhden protonin kutakin julkaistiin laktaatti, anioninen muoto maitohappoa. Tämä johtaa lisääntyneeseen happamuuden solunulkoisessa ympäristössä syöpäsoluja. On hyvin tunnettua, että korkea (solunulkoinen) happamuus voi aiheuttaa apoptoottisen prosessin normaaleissa soluissa [2], mikä johtaa niiden kuolemaan. Mielenkiintoista tämä ei näytä tapahtuvan syöpäsolujen, joten heille kilpailuedun yli normaalien solujen ja mahdollisuuden tunkeutua viemä tila normaalit solut. Tällä hetkellä se ei ole hyvin ymmärretty, miten syöpäsolujen käsitellä lisääntynyt happamuus ekstrasellulaaridomeenissaan ympäristöissä välttää asidoosi.

Useat tutkimukset on julkaistu keskittyneet liittyviä kysymyksiä, miten syöpäsolujen käsitellä lisääntynyt happamuus sekä solunulkoinen ja solunsisäinen ympäristöissä [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9]. Suurin osa näistä tutkimuksista kohdistuivat mahdollisista solumekanismeja kuljettamiseen pois tai neutraloimalla solunsisäisten protonien, tyypillisesti keskittyy yhteen syöpätyypin. Vielä tärkeämpää on näissä tutkimuksissa ei sido tällaista havaittujen ominaisuuksien ehdotettuja järjestelmiä syöpäsolujen välttämään asidoosi nopean kasvun syövän epäilemme on koodattu mekanismi, joka yhdistää kaksi.

Olemme tehneet vertailevaa analyysi genomin mittakaavan transcriptomic tietoja kuusi erilaista kiinteiden syöpien, eli rinta-, paksusuoli-, maksa-, kaksi keuhkojen (adenokarsinooma, levyepiteelisyöpä) ja eturauhasen syöpiä, jonka tavoitteena on saada järjestelmätason käsitys siitä, miten syöpäsolut pitää solunsisäisen pH: tason normaalin rajoissa, kun taas heidän solunulkoinen pH-taso on alhainen. Analyysimme, keskityttiin kuljettajat ja entsyymejä, että transcriptomic tietoja näistä syövän ja niiden vastaavat kontrollisilkkipaperia osoittavat, että (i) kaikki kuusi syöpätyyppeihin hyödyntää monokarboksylaatti kuljettajat tärkein mekanismi kuljettaa pois laktaattien ja protoneja samanaikaisesti laukaisi kertymistä solunsisäisen laktaatit; (Ii) nämä kuljettajat ovat luultavasti täydennetty mekanismien kautta anti-vahtimestarit kuten ATPaasit kuljettaa protoneja ulos vastineeksi tiettyjen kationien kuten Ca

2 + tai Na

+ vähentää solunsisäistä happamuutta säilyttäen matkapuhelinverkon elektroni-puolueettomuus; ja (iii) syöpäsoluja voidaan myös käyttää toista mekanismia, eli käyttäen glutamaatti dekarboksylaasin katalysoimaan dekarboksylaatio glutamaatin on γ-aminovoihappo (GABA), kuluttaa yhden protonin kutakin reaktiota – samanlainen prosessi käytetään bakteerien

Lactococcus lactis

neutraloida happamuus kun laktaattien tuotetaan. Perustuen näihin analyysitulokset, ehdotimme mallin, joka yhdistää nämä happamuuden prosesseja, joissa on useita syöpään liittyvien geenien /solun olosuhteissa, jotka ovat luultavasti luontaisia ​​ominaisuuksia nopeasti kasvavat solut käytetään hypoksisissa olosuhteissa sijaan saavuttanut valmiutensa molekyyli- mutaatioita.

Uskomme, että tutkimus on ensimmäinen systeeminen tutkimus keskittyi miten syöpäsolujen käsitellä happamassa ympäristössä aktivoinnin avulla koodatun hapon resistenssimekanismeja laukaisi syöpään liittyvät geenit ja olosuhteet. Nämä tulokset ovat luoneet pohjan uudenlaisen mallin, miten syöpäsolut välttää asidoosi.

Tulokset

1. Soluvaikutukset Lisääntynyt Happamuus

hajoamista jokaisen mooli glukoosia tuottaa 2 laktaatit, 2 protonia ja 2 ATPS, yksityiskohtainen asshowing lähde lisääntyneen happamuuden kun Glykolyysivaiheen pääpankkina ATP tuottaja syöpäsoluissa [10] ; Toisin täydellinen hajoaminen glukoosin kautta oksidatiivisen fosforylaation on pH neutraali. Selvästi nämä ylimääräiset protonit tarvitse poistaa tai neutraloida koska muuten apoptoosin. Monokarboksylaatti kuljettaja (MCT), erityisesti SLC16A perhe, on raportoitu avainasemassa säilyttämisessä pH homeostaasiin [11], jossa on neljä isoformia, MCT1 – 4, pelaa ratkaiseva rooli protoni-sidottu liikenne [12], [13 ]. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että MCT1, MCT2 ja MCT4 geenejä säädellään ylöspäin syövän kuten rinta-, paksusuoli-, keuhko- ja munasarjojen syöpien [14], [15]. On myös havaittu, että monokarboksylaatti kuljettaja pumput laktaattien ja protoneja kanssa 01:01 stoikiometria säilyttämään solun elektroneja neutraalisuuden [16].

transcriptomic tietoanalyysit kuuden syöpätyyppien lisätään tämän tiedon, että näiden MCT geenit osoittavat myös ylössäätöä viidessä kuudesta syöpätyyppeihin. Ainoa poikkeus on eturauhassyöpä, joissa ei ole ilmennyt lisääntynyttä ilmentymistä MCT geenejä. Kuvio 1 esittää transkription säätely ylöspäin MCT1 (SLC16A1) ja MCT4 (SLC16A3) viidessä syöpätyypeissä. Erityisesti MCT4 näkyy sääntelyn neljässä kuudesta syöpätyyppien, havainto, jota ei ole raportoitu aikaisemmin.

Kukin merkintä taulukossa esitetään välinen suhde geenin ekspressiotasot syövän ja valvontaluettelonumero keskiarvona kaikissa näytteissä.

Yksi julkaistu tutkimus osoittaa, että MCT1 voidaan säädellä p53 [17] syövässä. Toinen tutkimus osoittaa vahvaa näyttöä siitä, että MCT1 ja MCT4 säätelee solunsisäinen taso hypoksian. Oletamme, että hypoksia saattaa olla tärkein säätelevä tekijä yli-ilmentyminen MCT geenejä, jotka voivat asettaa lisäehtoja, kuten pH tai kertyminen laktaatit kuin co säätelevä tekijät, ehdottivat analyysimme tulos transcriptomic data solulinjojen kerättyjen hypoksisissa kunnossa, jossa MCT1 ja MCT4 geenejä säädellään ylöspäin (katso kuva 1 ja kuva S1 lisätietoja).

protonit kuljetetaan ulos soluista lisää happamuutta solunulkoisen ympäristön . Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että (normaali) solut on taipumus sopeuttaa solunsisäinen pH-taso on samanlainen pH-taso solunulkoisen ympäristön [18]. On hyvin osoitettu, että lisääntynyt solunsisäinen happamuus indusoi apoptoosin kautta suoraan aktivoimalla kaspaasi geenejä, joka ohittaa enemmän ylävirran sääntelyn proteiinien apoptoosin järjestelmää, kuten p53, joten johtaa kuolemaan normaalit solut, jotka eivät näytä olevan oikeus solunsisäinen olosuhteet käsitellä alennetun pH.

2. Muita mekanismeihin, jotka liittyvät Liiallinen protoneista syöpäsoluissa

Olemme tutkineet jos muut geenit voivat olla merkityksellisiä poistaminen tai neutralisointi protonien syöpäsoluissa järjestelmällisesti kaikissa ihmisen geenit. Meidän tärkeimmät havainnot on esitetty yhteenvetona kuviossa 1, yksityiskohtainen seuraavasti.

V-ATPaasi.

Transmembraaniset ATPaasit tuonti monia aineenvaihduntatuotteiden välttämättömiä solujen aineenvaihdunnan ja vienti myrkkyjä, jätteitä ja liuenneita aineita, jotka voivat haitata terveyden soluihin [19]. Yksi erityinen tyyppi -ATPaasi on V-ATPaasi, joka kuljettaa liuenneet aineet käyttäen ATP hydrolyysi kuin energia. Se pumppaa protonin vastineeksi solunulkoisen Na

+ tai toisella kationi kuten K

+ tai Ca

2+ säilyttää solunsisäisen elektro-puolueettomuutta. V-ATPaasien on todettu olevan säädellään ylöspäin useita syöpätyyppejä, mutta aiemmat tutkimukset ovat eniten käyttävät lisääntyneen V-ATPaasi geeniekspressiotasot biomarkkerina etäpesäkkeiden [20] tai niiden hyödyntämiseen mahdollisina lääkekohteita tapa laukaista apoptoosin, joten aiheuttavan syöpää solukuoleman [20], [21], [22].

Olemme tutkineet ekspressiotasot 19 koodaavat geenit alayksiköt V-ATPaasin, The V

0 (transmembraaninen) domain ja V

1 (sytoplasmisen) domain eli ATP6V0A1, ATP6V0A2, ATP6V0B, ATP6V0E1, ATP6V0E2, ATP6AP1 ja ATP6AP2 V

0 ja ATP6V1A, ATP6V1B1, ATP6V1C1, ATP6V1C2, ATP6V1D, ATP6V1E1, ATP6V1E2, ATP6V1F, ATP6V1G1, ATP6V1G2, ATP6V1G3 ja ATP6V1H V

1. Huomasimme, että useita V-ATPaasi geenejä säädellään ylöspäin, mikä osoittaa, että V-ATPaasien ovat aktiivisia kuljettamisesta protonien ulos. Kiinnostavaa jotkut ATPaasi geenit eivät näy sääntely ja jotkut jopa näyttää alassäätöä eturauhassyövässä (kuvio 1). Tarkempaa tutkimusta geenin ilmentymisen tiedot osoittavat, että todellinen ekspressiotasot ATPaasi geenit ovat perustaso sekä eturauhasen syöpä ja viereisen-asioissa, joten kertamuutoksen tiedot eivät ole erityisen informatiivisia. Kaiken kaikkiaan tiedot eturauhassyövän näyttäisi viittaavan siihen, että happamuus tasolle tässä syöpätyypin ei oleellisesti kohonnut. Viiden muun syövän tyyppejä, ilmentymisen tasojen joitakin V-ATPaasin geenit eivät osoita muutoksia syöpää. Toteamme, että nämä geenin ilmentymistä tasot ovat myös koholla kontrollisilkkipaperia verrattuna cell-line dataa vastaavia kudostyypeistä (tietoja ei esitetty tässä), mikä on sopusoinnussa aiemmin julkaistujen tietojen kanssa viittaa siihen, että kohonnut hapan tasolla solunulkoisessa ympäristössä voi myös aiheuttaa voimistunutta ilmentymistä V-ATPaasin geenien normaaleissa kudoksissa [23]. Tämä saattaa selittää, miksi jotkut V-ATPaasi geenit eivät näy yli-ilmentyminen syövässä

verrattuna

viereisten kontrollisilkkipaperia.

Tämän jälkeen kysymys on, miksi syöpäsolut näyttävät käsitellä lisääntyneen happamuuden paremmin kuin normaalit solut. Meidän hypoteesi on, että kun pH voi olla joitakin sääntelyn roolia ilmentymisen V-ATPaasi geenejä, tärkein säädin V-ATPaasi on luultavasti mTORC1 koska se on hiljattain ehdotettu [24]. mTORC on yksi tärkeimmistä säätävät merkitystä solujen kasvua, ja se on yleisesti ottaen väärin säädellystä ilmaisuja syövän. Tarkistaa tämän hypoteesin, olemme tutkineet geenin ilmentymisen tasoa mTORC1 (GBL ja FRAP1 geenien) kuudella syövän tyyppejä. Näemme selkeä ylössäätöä näiden geenien kaikissa kuudessa syöpätyypeissä kuten kuvassa 1. Joten kaiken kaikkiaan me spekuloida, että se on yhdistetty vaikutus laski pH: n ja säätely ylöspäin mTORC1 joka tekee syöpäsolujen tehokkaampi pumppaamaan liika protoneja kuin normaalit solut.

Na + H + Exchanger (NHE).

NHE anti-vahtimestarit edustaa toista luokkaa proteiineja, jotka voivat kuljettaa pois protoneja ja vastineeksi kationi säilyttää solunsisäisen elektro- puolueettomuus. Olemme tutkineet viisi geeniä, jotka koodaavat tämän luokan kuljettajat, ja totesi, että nämä geenit ovat hyvin säädelty kahden keuhkosyövän tyyppiä. Mielenkiintoista ilmentymistä muutos kuviot täydentävät hyvin toisiaan välillä NHE geenien ja V-ATPaasi geenien viidessä kuudesta syöpätyyppien, erityisesti ylössäätöä rinta-, paksusuolen ja maksan syövät, mutta ei näissä kahdessa keuhkosyövän tyyppiä kuten kuvassa 1. Siksi me spekuloida, että NHE anti-vahtimestarit voi olla täydentävä rooli, että V-ATPaasien kautta koordinoi asetuksella tuntemattoman mekanismin. Kirjallisuudesta viittaavat siihen, että NHEs säätelevät sekä kasvutekijöiden ja pH joukossa muutamia muita tekijöitä [25], mikä osittain selittää, miksi järjestelmä on aktiivisempi syövän (vaikuttavat sekä kasvutekijät ja pH) kuin verrokeilla kudoksissa (pH vaikuttaa vain).

3. Karbonianhydraasien rooleja pH neutralointi syöpäsoluissa

Aiemmin on ehdotettu, että karbonianhydraasien (CA) rooli neutraloimaan protonien syöpäsoluissa. Esimerkiksi malli miten kalvoon liittyvä CA helpottaa out-kuljetus protonien on esitetty [26]. Keskeinen ajatus malli on, että kalvoon sitoutunut CA katalysoivat muuten hidas reaktio CO

2 + H

2O H

2CO

3, joka hajoaa HCO

3

– ja H

+ happamassa solunulkoiseen ympäristöön, kuten kerrotaan

HCO

3

– (bikarbonaatin) siirretään sitten poikki kalvon läpi NBC transporter [27] osaksi solunsisäinen ympäristö, jossa se reagoi H ​​

+ muodostaen CO

2 ja H

2O; ja CO

2 on vapaasti solukalvon läpäisevä saada ulkopuolella solu, joka muodostaa sykli poistamiseksi joidenkin ylimääräisen H

+. Katso kuva S1 tarkemman kuvan tämän mekanismin.

Tarkista onko malli tukee transcriptomic data analysoidaan tutkimuksessamme, toteamme, että (1) kolme kalvoon liittyvä CA (CA9, CA12 , CA14) osoittavat ylössäätöä viidessä kuudesta syöpätyyppien (paitsi eturauhassyöpä), kuten on esitetty kuviossa 2; ja (2) kaksi kolmesta NBC geenit, NBC2 (SLC4A5) ja NBC3 (SLC4A7), osoittavat ylössäätöä neljään syövän tyyppejä. On raportoitu, että CA9 ja CA12 ovat hypoksia-indusoituvaa in aivosyöpä [28]. Siksi oletamme, että kaikki kolme edellä kalvoon liittyvä CA ovat indusoituvia hypoksia. Lisäksi meidän kirjallisuudesta osoittavat, että NBC geenit ovat pH indusoituvia [29].

Mielenkiintoista kaikki sytosolin CA (CA2, CA3, CA7, CA13) osoittavat alassäätöä, mikä että oksidatiivinen fosforylaatio ei käytetä niin aktiivisesti ja siten tuottaa vähemmän CO

2 syöpäsoluissa kuin normaaleissa soluissa.

4. Neutralointi Happamuus dekarboksylaatioreaktioiden: uudella mekanismilla?

etsimään mahdollisia mekanismeja syöpäsolujen happamuuden johti meidät tutkimaan, miten

Lactococcus lactis

käsittelee maitohappoja. Toteamme, että bakteerit käyttävät glutamaatti dekarboksylaasit (GAD) kuluttaa yhden (erotettavissa) H

+ aikana dekarboksylaatioreaktio että se katalysoi [30], kuten alla:

Reaktio muuntaa glutamaatin yksi γ-aminobutyraatti (GABA) plus CO

2. Kaksi ihmisen homologeja GAD, GAD1 ja GAD2, on löydetty. Julkaistut tutkimukset ovat osoittaneet, että aktivointi GAD geenien johtaa GABA-synteesin ihmisen aivoissa [31], mikä viittaa siihen, että ihmisen GAD geeneillä on sama toiminto kuin bakteeri GAB-geeni, ts katalysoimaan reaktiota synteesissä GABA. Suurin osa näistä tutkimuksista tehtiin yhteydessä hermoston ihmisen aivot [32], [33], [34]. Erityisesti, GABA tiedetään toimivan avaimena estävän välittäjäaineen. Lisäksi toiminta GABA on havaittu ihmisen maksasta [35]. Vaikka hypoteeseja on oletettu noin tehtävänsä maksassa [36], ole painavia on perustettu noin sen toiminta siellä.

Olemme havainneet, että GAD1 on säädelty kolmessa kuudesta syöpätyyppejä tutkittavan, nimittäin paksusuoli, maksa ja keuhkojen adenokarsinooma, ja GAD2 on säädellään ylöspäin eturauhassyövässä. Se on melko hyvin osoitettu, että glutamaatti, substraatti edellä katalysoiman reaktion GAD, on kohonnut syövän yleensä [37]. Siksi on järkevää olettaa, että edellä reaktio todellakin tapahtuu syöpä. Tätä tukee havaintomme, että useita in-ottaa kuljettajat glutamaatin ovat säädellään ylöspäin viidellä kuudesta syöpätyyppeihin (katso kuva 3). Vielä mielenkiintoinen havainto on se, että useiden geenien, jotka koodaavat lähtevien kuljettajat GABA ovat säädelty viidessä kuudesta syöpätyyppien, mikä osoittaa, että GABA molekyylit eivät ole käytössä syöpäsolujen vaan palvelevat tapa poistaa H

+ ulos soluista.

tällä hetkellä parhaan tietomme ei ole julkaistua tietoa on saatavissa syyttämään jotka koodaavat tärkein säätelijä GAD geenejä. Mielenkiintoista, meidän etsimään mahdollisia sääntelevät GAD geenien Cscan tietokantaan [38] osoitti, että FOS, tunnettu onkogeeni, voi mahdollisesti säädellä GAD-geenejä [39]. Kokeellista dataa KOODAAMISEEN tietokannasta [40] osoittaa, että ilmentymisen GAD1 geenin (NM_000817, NM_013445) on positiivisesti yhteistyössä liittyy, että FOS HUVEC-solulinjassa. Integroimalla nämä tiedot oletamme, että FOS yhdessä joidenkin pH-liittyvä säädin, säätelee GAD geenejä, mikä johtaa synteesiin GABA ja vähentää yksi H

+ kuin sivutuotteena kohti syntetisoitu GABA; sitten tarpeettomat GABA molekyylit kuljetetaan pois soluista. Tämä voi tarjota toinen mekanismi, joka syöpäsolujen käyttää pitämään solunsisäinen pH-taso normaalitasolle.

5. Mallina Syöpäsolut pitämään Solunsisäiset pH normaalitasolle

Kaiken 44 geenit ovat osallisina meidän edellä analyyseissä. Hakutuloksemme näiden geenien vastaan ​​Cscan tietokantaan [38] osoittavat, että 28 näistä geeneistä sääntelee suoraan yhdeksän esikasvaintekijät, nimittäin Bcl3, ETS1, FOS, kesäkuu, MXI1, MYC, PAX5, SPI1- ja TAL-1; ja 17 geenit säädellään kahden kasvaimeen vaimentimet, IRF1 ja BRCA1, kuten on esitetty kuviossa 4, joka osoittaa, että on olemassa vahva yhteys happamuuden ja syövän kasvua.

Jokainen ympyrä edustaa happamuuden liittyvän geenin, kukin hexgon edustaa onkogeeni ja kunkin kolmion kasvainsuppressorigeenin, jossa jokainen linkki edustaa suoraa sääntelyn suhteen.

Kuva 5 esittää tietoja Nokian yleinen malli solujen happamuuden mekanismeja sekä niihin liittyvät edellytykset, jotka voivat laukaista jokaisen mekanismin aktivoituu. Tarkemmin oletamme, että hypoksia ja kasvutekijöitä voivat olla tärkein sääntelyyn tekijät deacdification prosesseja, mikä tekee niistä käytettävissä vain syöpäsoluissa, yhdessä solun pH-taso.

Jokainen sylinteri edustaa pumpun tai kuljettaja käytetään poistamaan protonit ja mahdollisesti muiden molekyylien ulos solusta; ja kukin suorakulmio pylväs edustaa tila, joka on mahdollinen säätelytekijänä vastaavan pumpun tai kuljettaja.

Keskustelu

Perustuu vertailevaa transcriptomic data-analyysin tuloksia kuusi syöpätyyppejä, olemme ehdotettu malli, jolla syöpäsolut käsitellä ylimäärin protoneja sekä solun sisäinen ja ulkoinen ympäristöissä, jotka syntyvät johtuen ohjelmoidaan uudelleen energia-aineenvaihdunnan. Osa mekanismeista on raportoitu kirjallisuudessa, mutta enimmäkseen on vähemmän syövän tyyppejä. Meidän analyysitulokset ovat vahvistaneet ja laajentaneet mallien aiemmin ehdottanut. Lisäksi olemme ehdottaneet uutta mallia, joka perustuu miten bakteeri

Lactococcus

käsittelee vastaavassa tilanteessa. Toinen osuus työstä on, että olemme ehdottaneet mahdollista sääntelymekanismeja, joiden avulla syöpäsolut täysin hyödyntää näitä koodattuja happamuuden vähentämiseksi mekanismit, joita ei laukaista normaaleissa soluissa.

Koska meidän Ehdotettu malli perustuu transcriptomic tietoja vain, edelleen kokeellinen validointi useita hypoteeseja tarvitaan selvästi, mukaan lukien (i) tärkeimmät sääntelyviranomaisten näistä prosesseista ja niiden sääntelyyn suhteita pH liittyvien sääntelyviranomaisten, (ii) uuden mekanismin ehdotti perustuu homologiseen järjestelmään

Lactococcus

, organismi, joka tuottaa laktaattia; ja (iii) ehdotettu NBC kotransportteri kuljetukset HCO

3

– ja Na

+ yhdessä, mutta ei ole selvää, miten Na

+ käsitellään syöpäsolujen; ja vastaavia kysymyksiä voidaan kysyttiin inported Ca

2 + tai Na

+ muilla happamuuden prosesseja. Kaikki nämä vaativat lisätutkimuksia sekä kokeellisesti ja laskennallisesti.

yleinen etsintä menettely entsyymien ja kuljettajien, jotka voivat muuttaa protonien järjestelmällisesti osoittautuu erittäin tehokas. Esimerkiksi karbonianhydraasien on todettu olevan mahdollisesti merkitystä happamuuden prosessi etsintä; vasta myöhemmin huomasimme, että tämä järjestelmä on tutkittu ja raportoitu kirjallisuudessa. Tämä tulos osoittaa selvästi valtaa tämän menettelyn, kun yhdessä lisähakuja ja analyysit transcriptomic tietoja, joita uskomme olevan sovellettavissa selventämiseksi muiden syöpään liittyvät prosessit.

Materiaalit ja menetelmät

1. Gene Expression Data for Six syöpätyyppeihin

Geeni-ilmentyminen tietoja kuusi syöpätyyppejä, (rinta-, paksusuolen, maksan, keuhkon adenokarsinooma, levyepiteelisyöpä keuhkosyöpä, eturauhassyöpä), ladataan GEO tietokannasta [41] NCBI. Jokaisen syöpätyypin, olemme hakeneet seuraavat kriteerit valinnassa aineisto Tässä tutkimuksessa käytetään: (1) kaikki tiedot kunkin aineisto luotiin käyttäen samaa alustaa sama tutkimusryhmä; (2) kukin aineisto koostuu vain pariksi näytteistä, ts syöpä kudosnäyte ja vastaavat viereisen noncancerous kudosnäyte; ja (3) kukin aineisto on vähintään 10 paria näytettä. Vuonna GEO tietokanta, vain kuusi syöpätyyppejä ovat aineistot täyttävät nämä kriteerit. Yhteenveto 12 aineistoja, 2 sarjaa kutakin syöpä, on lueteltu taulukossa 1.

2. Tunnistaminen ilmentyvät eri geenien Cancer

versus

kontrollisilkkipaperia

Kunkin aineisto Tässä tutkimuksessa käytetyt, olemme käyttäneet normalisoitu ekspressiotietojen alkuperäisestä tutkimuksen. Koska käytimme vain tulospareille, merkki testi kehittämä Wilcoxonin [42] varten pareittain, levitetään tunnistaa merkittävät ilmennetty eri geenien syöpää

versus

viereisen normaalia näytettä kutakin aineisto. Pidämme geeni on ilmennetty eri jos tilastollisen merkittävyyden,

p

-arvo on alle 0,01. Jokaisen syöpätyypin, pidämme vain geenien kanssa sopusoinnussa ylä- tai alassäätöä kaikissa näytteissä ilmentyvät eri geeneistä. Lopullinen kertaluokkamuutos lasketaan ottamalla keskiarvo kertainen muutos välillä syövän ja kontrollinäytteestä.

3. Etsiminen Regulatory Ihmissuhteet Human

Voit hakea kopioinnin säätely suhde tietoa geeneistä olemme kiinnostuneita tässä tutkimuksessa olemme käyttäneet julkiseen tietokantaan yhdessä sen hakukoneen Cscan (http: //www.beaconlab. se /cscan) ennustaa yhteisten transkriptio sääntelyviranomaisten perustuu laaja kokoelma ChIP-Seq data useita TF: t ja muut tekijät, jotka liittyvät transkription säätelyyn, ihmisen ja hiiren [38]. Sääntely suhteet olivat päätellä perustuvat chip Seq mukaisesti kerättyjä tietoja 777 eri olosuhteet hmChip tietokantaan [43] ja transkriptiotekijöiden päässä UCSC Genome Browser [40].

4. Syöpään liittyvät geenit

Voit hakea syöpään liittyvät geenit, erityisesti esikasvaintekijän ja tuumorisuppressorigeeneille meidän tutkimuksessa olemme tutkineet UniProt tietokanta (https://www.uniprot.org/keywords/) avainsanojen avulla, joka johti hakeminen 232 esikasvaintekijöiden (KW-0656) ja 194 kasvaimen synnyssä (KW-0043) ihmisen.

tukeminen Information

Kuva S1.

happamuutta mekanismeja syöpäsoluissa. Kukin suorakulmio pylväs edustaa kuljettajan, entsyymi tai pumppu perhe. Punaisia ​​suorakulmiot säädelty tutkimuksessamme ja vihreä osoittavat alassäätöä. Murskautuvat nuolet osoittavat CO

2 diffuusio kalvon läpi.

Doi: 10,1371 /journal.pone.0071177.s001

(PDF) B

Kiitokset

Kiitokset Fei Ji CSBL Lab yliopistossa Georgia varten apua tässä projektissa proteiinien rakenteellisia ennusteanalyysiyksiköihin. YX kiitos myös professori Ruren Xu Kemian College, Jilin University, sillä hyödyllistä keskustelua happamuus kysymyksistä, joita tässä tutkimuksessa.