Krooninen sairaus

tiivistelmä

Background

toistuminen ja ei-satunnainen jakautuminen translokaatio breakpoints ihmisen kasvaimissa yleensä kohdistaa paikallisiin sekvenssipiirteiden läsnä läheisyydessä raja-arvoihin. Kuitenkin on myös ehdotettu, että toiminnallinen rajoitukset saattavat osaltaan rajata asemaa translokaation keskeytyskohdat sisällä geenien, mutta määrällinen analyysi tällaisen panoksen on puuttunut.

Menetelmät

Olemme analysoidaan kaksi tunnettua allekirjoitusta toiminnallisten valinta, kuten luku- kehyksen yhteensopivuus ja ei-satunnainen yhdistelmiä proteiinidomeeneja, laajaan aineisto fuusioproteiinien johtuvat kromosomitranslokaation syövässä.

Johtopäätökset

Tuloksemme antaa vahvan kokeellisen tuen käsite että kanta translokaation breakpoints genomissa syöpäsolujen määritetään, suurelta osin, jonka tarve yhdistää tietyn proteiinin verkkotunnuksia ja pitää ehjän lukukehys fuusio selostukset. Lisäksi tiedot, jotka olemme koonneet tarjoaa yleiskuva onkogeenisel- mekanismien ja verkkotunnuksen arkkitehtuureja, joita käytetään fuusioproteiineja. Tätä voidaan käyttää arvioimaan toiminnallisia vaikutuksia uusien kromosomitranslokaation ja ennustaa aseman raja-arvot geeneissä mukana.

Citation: Ortiz de Mendibil I, Vizmanos JL, Novo FJ (2009) allekirjoitukset Selection Fusion Puhtaaksikirjoituksia johtuvat kromosomitranslokaation Human Cancer. PLoS ONE 4 (3): e4805. doi: 10,1371 /journal.pone.0004805

Toimittaja: Michael J. Pazin, National Institute on Aging (NIA), National Institutes of Health (NIH), Yhdysvallat

vastaanotettu: 08 lokakuu 2008; Hyväksytty: 30 tammikuu 2009; Julkaistu: 12 maaliskuu 2009

Copyright: © 2009 Ortiz de Mendibil 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 on rahoitettu avulla Institute of Health Carlos III (FIS PI040037), Espanjan opetus- ja Science (SAF 2007-62473), The PIUNA ohjelma Navarran yliopiston ja Caja Navarra Foundation kautta Program ”valitset päätät ”(Project 10,830). F.J.N on vastaanottaja ”Jerónimo de Ayanz” palkinnon Navarran hallituksen. 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

Useimmat syöpäsolut näyttää tietyntyyppinen kromosomaalisen uudelleenjärjestelyn. Kun taas kiinteät kasvaimet yleensä näyttää monimutkainen karyotyyppejä monia erilaisia ​​kromosomi uudelleenjärjestelyt, monet hematologisten maligniteettien ja tietyt sarkoomat näyttö vain yksi tai muutama poikkeavuuksia, yleensä tasapainoinen kromosomitranslokaation, joka joissakin tapauksissa on osoitettu olevan alkutapahtuman kasvaimen kehitys [ ,,,0],1], [2]. Tästä syystä kromosomitranslokaation ovat teknisesti helpompi luonnehtia hematologisissa syövissä. Laaja analyysi kromosomitranslokaation ihmisen maligniteettien kolmen viime vuosikymmenen aikana on paljastanut kaksi tuloksia, joilla tällaiset uudelleenjärjestelyt ajaa syövän etenemisessä: i) promoottori vaihto (lähinnä lymfoidineoplasmoissa), ja ii) luominen kimeeristen geenien kääntää fuusioproteiinit (myeloidileukemiat ja joitakin kiinteitä kasvaimia) [3]. Samoin konsensus johdettu näistä tutkimuksista viittaavat siihen, että kromosomitranslokaation ovat seurausta misrepaired DNA double-katkeaminen (DSB) somaattisten solujen [4] – [7]. Kromosomitranslokaation jolloin kimeerinen fuusio selostukset ovat merkittävä vastavuoroisen toiselle siirtäminen, jonka osuus 20% syövän sairastavuuden ihmisillä [3], ja on mahdollista aloittaa kasvaimen kasvua, koska niiden proteiinipitoisuus tuotteet sisältävät verkkotunnuksia niin fuusio- kumppaneita. Läsnäolo heterologisen proteiinin domeeneja samaan kimeeristä proteiinia tuloksia vapautuneilla biologisia vaikutuksia, jotka johtavat lopulta syövän kehittymisessä.

Jotkut tasapainoinen kromosomitranslokaation löytyy kasvaimet ovat toistuvia, siinä mielessä, että ne ovat läsnä eri potilailla, joilla on sama kasvaimen tyyppi, tai jopa eri kasvaintyypeissä [8]. Lisäksi luonnehdinta fuusiosekvenssejä molekyylitasolla eri potilasryhmissä näytteissä on osoittanut, että ainakin muutaman geenejä, raja-arvot taipumus keskittyä tietyillä alueilla. Tämän seurauksena, jakelu translokaatio raja-arvot löytyy Tuumorinäytteissä seuraa ei-satunnainen kuvio, jossa on muutamia alueita, jotka raja-arvot ovat useammin kuin sattumalta odotettua. Vaikka useat tutkimukset ovat käsitelleet mahdollista roolia nukleotidin motiiveja ja paikallisia sekvenssipiirteiden syynä tällaisen toistuminen [9] – [14], että on tärkeää toiminnallisen tekijöiden rajaavat asemaan translokaation keskeytyskohtia ei ole tutkittu kokeellisesti. Tältä osin kokonaisanalyysin kimeeristen fuusio selostukset pystynyt osoittamaan, murtuessa toistuminen saattaa olla seurausta solujen valinta toimintojen koodattu erityisillä aloilla, jotka ovat läsnä vastaavissa fuusioproteiineja. Lisäksi vaatimus pitää ehjän lukukehyksen fuusio tuote voi myös osaltaan selittää ei-satunnainen jakautuminen translokaation breakpoints kaikkien näiden geenien.

Jotta testata tätä hypoteesia, olemme analysoineet kattavan of kromosomitranslokaation jotka luovat onkogeenisiä fuusioproteiineja ihmisen maligniteettien, etsivät allekirjoitukset funktionaalisten valinnan. Olemme koottu luettelo proteiinin domeenien koodaama ne fuusioproteiineja ja visualisoida ne verkostona vuorovaikutuksessa solmuja, saada yleiskuva proteiinidomeeneja että saatetaan yhteen samaan fuusioproteiineja. Olemme myös analysoineet lukukehyksen fuusio selostukset, jotta voidaan vahvistaa, että alkuperäinen lukukehykset kumppanin geenien pidettiin-kehykseen fuusio transkriptien suhteessa odotettua suurempi sattumalta.

Materiaalit ja menetelmät

Fusion sekvenssit saatiin TICdb versio 2.1 (lokakuu 2007). TICdb on vapaasti käytettävissä tietokanta geeni-kartoitettu translokaatio breakpoints syövän, joka kuvaa genominen sijainti 1445 translokaation keskeytyskohtia, jotka vastaavat 310 eri geenejä, hematologisissa mesenkymaaliset ja epiteelin pahanlaatuisia kasvaimia. Tietokanta luotiin käyttäen tietoa

Mitelman Tietokanta kromosomipoikkeamia Cancer

(saatavilla Cancer Genome Anatomy Project), kaksi ilmestyvät luettelot geenien jäsensi syövässä ja oman hakuja [15]. Junction sekvenssit vastavuoroisen translokaatioita kartoitettiin päälle viitesekvenssin ihmisen genomin käyttäen BLAST. Kaikki translokaatio raja-arvot ovat siten viitataan tarkkaa nukleotidiasemat tai geenin fragmentteja (intronit tai eksonit) tietyillä

Ensembl

selostukset (Ensembl 38.36).

noudatettu menettely on esitetty yhteenvetona kuviossa 1. TICdb saimme tietoja 699 eri kasvaimia synnyttävän geenifuusioissa ilman lisätutkimusten perusteella kaikki ne toiselle siirtäminen joissa kasvaimia synnyttävän mekanismin on osoitettu olevan geenin de-sääntelyn promoottori vaihto sijasta luomisen fuusioproteiini. Samoin 116 fuusiot jossa ainakin yksi kumppani geenit eivät osaltaan tunnistettava proteiini verkkotunnuksen fuusioproteiinin oli epäinformatiivinen analysointiin proteiinin domain co-tapahtumien, ja oli siten suljettu pois aineisto koska ne eivät ole oikeutettuja tutkimus. Kaikkiaan analysoitiin 583 geenifuusioista jossa molemmat kumppani geenit osaltaan selityksin varustettua proteiinia verkkotunnuksen kimeeristä fuusioproteiinia tuottaman translokaatio. Kaksi kolmasosaa (66%) näistä fuusioista ilmoitettiin hematologisissa maligniteettien, 26% mesenkymaalisten syöpien ja 8% epiteelin kasvaimissa.

Kunkin fuusio TICdb (top suorakaide näyttää osan kuvakaappaus etsiä toiselle siirtäminen liittyy ETV6) menimme ”Protein näkymä” sivulla kunkin selostukset (ENST00000266427 ja ENST00000381652 tässä esimerkissä). Vasemmassa alareunassa ruudussa näkyy ETV6 proteiinin kanssa aminohappojen koodattu kunkin eksoni (lohkot vuorottelevat väri), asema proteiinidomeenien selityksin useissa tietokannoissa (SMART, superperheen, PFAM, PROSITE ja PRINTS), sijainti breakpoint (pystysuora pisteviiva) ja osa peptidin, joka on osaltaan fuusioproteiinin (vaakasuora viiva kaksinkertaisella nuolenkärki). Sama on esitetty JAK2 oikeassa alareunassa ruutuun. Molemmissa tapauksissa eksonin reunustavien fuusio on korostettu (punainen suorakulmio), jossa on ensimmäinen ja viimeinen lukukehysten näkyy laatikossa ( ”Splice tiedot”).

TICdb näyttää asema kunkin breakpoint kartoitetaan tiettyyn intronin tai eksonin tietyn Ensembl transkriptio. Tämän ansiosta voimme käyttää Ensembl ”Protein view”, joka on graafinen esitys proteiinin ja kaikkien verkkotunnusten selityksin SMART, PFAM, PROSITE ja PRINTS tietokantoja, jotta saadaan jokaista geeniä fuusiota PFAM ja PROSITE verkkotunnuksia jotka osaltaan fuusioproteiinin kukin kumppani geenejä. Kun PFAM ja PROSITE verkkotunnuksia päällekkäin ja /tai oli sama Interpro tallennusnumero, me pidetään PFAM merkintä vain. Ainutlaatuinen PROSITE verkkotunnuksia ilman Interpro huomautuksia jätettiin huomiotta; näitä ovat alhaiset monimutkaisuus alueita, kuten proliini-rikas, seriini-rikas tai glutamiini-rikkaita alueita. Kiertynyt kierre alueet otettiin mukaan analyysiin, koska ne ovat tärkeitä oligomerisaatiodomeeneille käytetään monissa fuusioproteiineja.

Tärkeä näkökohta noin proteiini verkkotunnuksia natiiviproteiinien on, että monilla aloilla ovat yleensä löytyy yhdessä muiden verkkotunnuksia saman proteiinin. Tämä tarkoittaa, että fuusioproteiinit tavallisesti saavat vähintään kaksi verkkotunnusta yhdestäkään translokaatioprosessin kumppaneita. Näissä tapauksissa on vaikeaa määrittää, onko vain yksi (ja jotka) domeeneista on vastuussa onkogeenisiä ominaisuuksia fuusioproteiinin, tai onko se, että tietty yhdistelmä verkkotunnuksia, joka on vastuussa onkogeeninen aktiivisuus. Tästä syystä me ryhmitelty verkkotunnuksia domain arkkitehtuureja, eli ryhmät verkkotunnuksia, jotka löytyvät yhdessä samassa natiivien proteiinien mukaan Pfam merkinnät. Kaksi arkkitehtuurit, EAD ja COIL, olivat erityisen vaikea määrittää. Ensimmäinen sisältää EWS aktivaatiodomeenissa, jota ei selityksin kuin proteiinia domain PFAM mutta on osoitettu olevan vastuussa muuttamassa potentiaalia sisältäviä fuusioproteiineja tämä osa EWS-proteiinia. Kiinnostavaa kyllä, tämä verkkotunnus on myös havaitaan, sekvenssin samankaltaisuus, että FUS ja TAF15 proteiineja, jotka muodostavat fuusioproteiinit kanssa arkkitehtuurit löytyy EWS fuusiot. Mitä tulee kiertynyt kierre verkkotunnus, se on läsnä monissa proteiineja vaan myös puuttuu merkinnästä proteiinidomeeniin tietokantoihin. Se esiintyy fuusioproteiinien joko yksin tai yhdessä muiden alojen, joten se ei ole aina selvää, onko muuttamassa potentiaalia fuusioproteiinin johtuu oligomerointi ominaisuuksia kiertynyt kierre tai yhdistetty läsnäolo tällä alalla muiden proteiinin domeenien . Tästä syystä loimme yksi arkkitehtuuri (COIL) niille fuusioproteiineja, joissa kiertynyt kierre on ainoa verkkotunnus hetkellä sekä erilaisia ​​muita arkkitehtuureja (COIL /muut) niissä tapauksissa, joissa muilla aloilla esiintyy yhdessä kietoutunut kelat. NUP arkkitehtuuri koostuu jonka GLFG toistoa NUP-proteiinin.

synnytettiin sitten luettelon verkkotunnuksen arkkitehtuurit, jotka saatetaan yhteen samaan fuusioproteiinin. Nämä paria verkkotunnuksen arkkitehtuurit visualisoitiin kuten verkkoja, joissa solmut edustavat verkkotunnuksen arkkitehtuuria, ja reunat yhdistää ne arkkitehtuureja, jotka ovat läsnä samassa fuusioproteiinin. Networks luotiin käyttäen Cytoscape 2,5 (https://cytoscape.org/). Analyysi verkon parametrit tehtiin käyttämällä NetworkAnalyzer laajennuksen [16]. Täydentävä Taulukko S1 listaa kaikki arkkitehtuurit verkkotunnuksia käsittää kunkin arkkitehtuuri.

Ensembl ”Protein view” näyttää myös lukukehyksen, jossa jokainen koodaus eksonissa alkaa ja päättyy (laatikot kuvassa 1). Koska kaikki translokaatioita TICdb kartoitetaan tiettyyn introneja tai eksonit, pystyimme tarkistaa, onko eksonit reunustavan translokaatio keskeytyskohta on yhteensopivat lukukehystä, eli jos viimeinen eksonin 5’kumppani geeni päättyy samassa lukukehyksen jossa ensimmäinen eksoni 3 ”kumppani-geenin alkaa. Kuten kuviossa 1 on esitetty, tämä voidaan päätellä, onko fuusio geenin johtuvat translokaation säilyttäisi lukukehyksen sekä kumppani geeneistä, ja näin ollen kääntää in-frame-fuusioproteiinia. Koska suurin osa fuusiosekvenssejä analysoitu ovat peräisin fuusio selostukset (saumattu mRNA: t), nämä sekvenssit jo otettava huomioon mahdolliset eksonin ohittaminen tai vaihtoehtoisen silmukoinnin tapahtumia. Vuonna 43 583 geenifuusioiden analysoitu, lukukehys molempien eksonien tuntui ristiriidassa in frame Fuusiotuotteeksi joten menimme takaisin alkuperäiseen sekvenssiin tarkistamaan, onko muita mekanismeja oli palautettu lukukehys fuusio transkriptio.

tulokset

Reading runko säilyttäminen

jälkeen strategia selitetty Methods, analysoimme lukukehys yhteensopivuus eksonien reunustavien translokaatio breakpoints, vuonna 583 geenifuusiota koodaavan mahdollisen fuusioproteiinia, jossa molemmat kumppani geenit edistävät selityksin varustettua proteiinia domain. Mielenkiintoista on, että lopullinen lukukehyksen 5′-eksonin, ja alkaa lukukehyksen 3′-eksonin olivat yhteensopivia 540 fuusioista analysoidaan, mikä vahvistaa, että in-frame-fuusioproteiini tuotettiin 93%: ssa tapauksista. Joissakin translokaatiot, keskeytyskohta laski keskellä eksonin, mutta silti lukukehyksen pidettiin koko fuusio. Tämä on havainnollistettu sarja geenifuusioita

FIP1L1

(5 ’geeni) ja

PDGFRA

(3′ geenin), jossa eri eksonien

FIP1L1

fuusioidaan typistettyjä versioita eksonin 12

PDGFRA

(Ensembl transkriptio ENST00000381354). Poistot tässä eksonissa aina johda yhteensopiva lukukehyksessä vastaavien eksonien

FIP1L1

(eksonit 10, 11, 12 ja 13

FIP1L1

transkriptio ENST00000358575, jotka päättyvät lukukehyksessä +3 , +1, +2 ja +3 vastaavasti versiossa 38.36 of Ensembl), mikä johtaa in-frame fuusio selostukset kaikissa neljässä kokoonpanoissa.

Kun jäljellä 43 fuusiot lukukehykset reunustavien eksonien eivät olleet yhteensopivia niin, että ne eivät olisi odotettavissa tuottaa in-frame-fuusioproteiinia. Näissä tapauksissa menimme takaisin alkuperäiseen fuusio sekvenssi ja havaitsi, että 31 näistä (72%) lukukehys oli palautettu erilaisilla mekanismeilla, kuten vaihtoehtoisen silmukoinnin, lisätään introni alueiden lisääminen ilman templaattia nukleotidin tai poistaminen eksoni-nukleotidia. Tämä oli erityisen yleistä fuusioproteiinien, joissa

EWSR1

,

FUS

ja

TAF15

, koska 48% tällaisesta fuusioiden oli yhteensopimaton lukukehystä, joka korjattiin yksi näistä mekanismeista (24 ulos 50 geenifuusioiden analysoitiin näiden geenien). Huolellisen arvioinnin jälkeen loput 12 fuusiot, joissa lukukehyksessä eivät olleet yhteensopivia (2% koko 583 fuusiot), on oletettu, että toiminnallisen proteiinituotteen ei voida luoda näissä tapauksissa.

Havainto, että 98% geenifuusiosarjan tuottaa transkriptien, jotka voidaan kääntää lukukehyksessä proteiinin tuotteita vahvistaa, että lukukehys säilyttäminen on suuri toiminnallinen merkitys onkogeenisten fuusioproteiineja, koska odotettu taajuus yhteensopivien lukukehystä kahden satunnaisen eksonien (olettaen yhtä suuri taajuudet +1, +2 ja +3 lukukehykset) on yksi kolmasosa. Tämä on selvä allekirjoitus voimakas selektiivinen painetta somaattisten solujen, joka suosii näitä fuusio tuotteita kykenee kuljettamaan syövän syntyyn, ja sillä on merkittävä vaikutus keskusteluun siitä, kuka niistä tekijöistä, jotka ohjaavat asema translokaatio breakpoints syöpäsoluissa (katso alla).

Protein verkkotunnuksen arkkitehtuurit läsnä samassa fuusioproteiinin

verkko kaavio geenien kromosomitranslokaation jotka tuottavat fuusioproteiinit (Täydennyskuvio S1) esittää kolme riippumatonta klustereita, plus joitakin pienempiä kaavioita, joita ei ole kytketty mihinkään pääkomponenttien [15], [17]. Näitä analysoitiin selitetty menetelmät jaksossa, jotta voidaan luoda maailmanlaajuinen verkosto toimialueen arkkitehtuurit, jotka tuodaan yhteen samaan fuusioproteiinien syövän (kuvio 2 ja täydentävä teksti S1). Topologiset parametreja kuten aste jakelu osoittavat, että verkon geenifuusiosarjan ja verkon toimialueen arkkitehtuurit ovat yhteensopivia mittakaavasta tai pieni-maailma, mutta ei satunnainen, topologiat. Solmujen lukumäärä (114) verkon domain arkkitehtuureihin (kuva 2) on alle puoli määrä geenejä järjestellään ne toiselle siirtäminen (235 solmut kuvassa S1), että sama arkkitehtuurit käytetään eri geenin fuusio tapahtumia. Samoin verkon domain arkkitehtuurit on pienempi halkaisija (8 vs. 13), ja pienempi ominaisuus reitin pituus (3,66 vs. 4,83); sen seurauksena verkon tiheys verkon domain arkkitehtuurit on enemmän kuin kaksi kertaa tiheys verkon geenifuusioiden (0,0019 vs. 0,0008). Nämä parametrit heijastavat pienempi monimutkaisuus verkon toimialueen arkkitehtuurit suhteessa verkkoon geenifuusiosarjan. Entistä syvällistä keskustelua näistä verkkoja löytyy Täydentävä teksti S1, Täydennyskuvio S2, Täydennyskuvio S3, Täydennyskuvio S4 ja Täydennyskuvio S5.

Kaikki toimialueen arkkitehtuurit yhdistyivät, jolloin syntyi yhteinen suuri osa plus 6 muihin pienempiin kuvaajia. Yhdeksän solmut yli 5 naapurit (navat) näkyvät sinisellä. Kolme tärkeintä geeni fuusio verkkojen esitetty Täydennyskuvio S1 ovat selvästi nähtävissä navat vastaavat TK, NUP ja COIL /HZ arkkitehtuurit. Koko kunkin solmun kertoo sen aste (lukumäärä naapureita).

Kaksi mielenkiintoisia ominaisuuksia ovat nähtävissä verkossa verkkotunnusten arkkitehtuurit. Ensinnäkin kaikki arkkitehtuurit peräisin kolmesta geenin fuusio verkkojen näkyvät suuri yksittäinen kuvaaja, mikä osoittaa, että jotkut verkko-arkkitehtuurit ovat yhteisiä kaikille geenin verkkoihin. Samoin jotkut arkkitehtuurit alkaen 21 pientä geeni fuusio kuvaajat ovat myös mukana tässä suuressa komponentti, niin että vain 6 pienten komponenttien jäävät irrallisiksi pääverkkoon domain arkkitehtuurit. Toiseksi, sitä enemmän kytketty solmujen (solmukohdat with≥5 naapureita, merkitty sinisellä kuvassa 2) määritellään tärkeimmät luokat fuusioproteiinien löytyy syöpä, eli sellaisten, joissa tyrosiinikinaasi (TK) toimialallaan EWS aktivaatiodomeenissa (EAD ), käppänä toimialallaan ligandia sitovan domeenin ydinvoiman hormonin reseptorin (HRMN), AT-koukku DNA: ta sitovan domeenin (koukku ja COIL /Hz), The GLFG toistot (NUP) ja kelataan kelojen (COIL). Tämä viittaa siihen, että verkko tallentaa tärkeimmät biologiset teemoja, jotka tunnetaan tällä hetkellä, jota fuusioproteiinien syövässä.

Se havainto, että vain tietyt yhdistelmät proteiinin domeenit ovat läsnä onkogeenisiä fuusioproteiineja, jotka muodostavat verkoston ei -Random topologia, tarkoittaa sitä, että tällaiset yhdistelmät ovat seurausta erillisen toiminnallisia rajoituksia. Kuten edellä mainittiin, tämä on allekirjoitus solun valinnan paineita, jotka sanelevat kromosomitranslokaation ovat läsnä syöpäsoluissa.

Jotta ennakoida, miten tämä verkosto vaikuttavat löytämään uusia translokaatioita, analysoimme kromosomi toiselle siirtäminen, jotka julkaistiin alun jälkeen tätä työtä (lokakuu 2007) ja näin ollen eivät vielä sisälly TICdb aikaan [18] – [33]. Keräsimme 17 geenifuusioista jotka tuottavat fuusioproteiinina selityksin proteiinidomeeneja, jossa kuvataan 9 uusien geenien ja 7 uusia domain arkkitehtuureja (kaksi uutta geenien vaikutus näkyy jo kuvattu arkkitehtuuri). Havaitsimme myös kaksi uusia yhdistelmiä aiemmin kuvattu verkkotunnuksen arkkitehtuurit. Lisäksi yhdessä tapauksessa 3 ’kumppani geeni

(TCF3) B, aikaisemmin kuvattu 5′ fuusio kumppani, edistää selvä verkkoalueen arkkitehtuurin tässä uudessa tapauksessa. Analyysi näiden uusien fuusioiden viittaa siihen, että verkosto toimialueen arkkitehtuurit, vaikka ei vielä valmis, sisältää useimmat arkkitehtuurit käyttävät onkogeenisten fuusioproteiineja, ja kasvaa hitaammin kuin verkon geenifuusiosarjan.

keskustelu

Olemme suorittaneet puolueeton kirjallisuuskatsaus ja kaikkien julkisten tietoja meille kromosomitranslokaation jotka luovat fuusioproteiineja ihmisen syövissä. Fuusiot, jotka eivät informatiivinen tähän analyysiin jätettiin, eli osallistuvien promoottori vaihto (jotka eivät aiheuta fuusioproteiineja) ja ne, joissa yksi kumppani geenit eivät osaltaan tunnistettava verkkotunnuksen fuusioproteiinia (jotka eivät ole informatiivisia analyysi domain co-esiintyminen). Siksi on pidettävä mielessä, että tässä esitetyistä tiedoista sovelleta kromosomitranslokaation jotka tuottavat sisältävät fuusioproteiinit proteiinidomeeneja selityksin in Pfam. Meidän analyysi paljasti kaksi allekirjoitusta toiminnallisia valinta: luku–frame yhteensopivuuden ja ei-satunnainen co-esiintyminen proteiinidomeneille. Molemmat ominaisuudet voivat olla tärkeitä tekijöitä aseman translokaatio breakpoints syöpäsoluissa. Lisäksi meidän tiedot voivat auttaa ennustamaan uusia translokaatioita ja arvioida toiminnallista merkitystä uuden geenin fuusioiden löydettiin hematologisia ja kiinteitä kasvaimia.

Rooli funktionaalisten valinnan asemaan translokaatio breakpoints syöpäsoluissa

kaksi allekirjoitusta toiminnallinen valinta, joka olemme analysoineet fuusiomateriaaleja selostukset (nimittäin lukukehys säilyttäminen ja ei-satunnainen yhdistelmiä proteiinin verkkotunnuksia) viittaavat siihen, että tällaiset voimat voivat olla merkittäviä tekijöitä, kun päätetään kuin satunnaista jakautumista translokaation breakpoints joka on nähdään ihmisen syövissä. Tässä suhteessa hyvin laajalle levinneen väitteen, että paikalliset sekvenssi tekijät ovat vastuussa läsnäolon translokaation breakpoints spesifisissä genomista sivustoja perustuu oletukseen, että translokaatio keskeytyskohdat paljastaa sijainnin kaikkien DSB syntyy näissä soluissa. Siten, koska translokaatio keskeytyskohdat eivät ole jakautuneet satunnaisesti, päättelyn jälkeen, joka DSB luo alunperin ei-satunnaisesti. Kuitenkin jaksoelementin vastuussa sukupolven DSB (lyhyt jaksoryhmittymät, topoisomeraasi II sivustoja, hajallaan toistoja, introni transkriptionaloituskohdat, ristin rakenteet, jne) ovat melko yleisiä koko genomin, joten on kohtuullista olettaa, että suurin osa DSB: t jotka on luotu koko genomin elinkaaren aikana somaattisen solun on asianmukaisesti korjattu, ja että vain pieni alijoukko misrepaired DSB johtaa onkogeeninen fuusiot ja lopulta löytyy tuumorinäytteissä. Tältä osin on pidettävä mielessä, että analyysi kasvaimen näytteiden edustaa ääritapaus toteaminen bias: määritelmän mukaisesti vain translokaatiot jotka ovat olleet tärkeitä kasvaimen kasvua havaitaan, kun taas monet muut mahdolliset toiselle siirtäminen, jotka eivät antaneet proliferatiivinen etuna soluun ei. Jotkut translokaatioita, esimerkiksi voidaan odottaa olevan haitallisia solun, koska kaksi eri geenin alleelit (yhden alleelin kunkin geenin) on inaktivoitu taukoja, niin että solut kuljettavat nämä translokaatiot lopulta katoaa kudoksesta. Muut uudelleenjärjestelyt on toiminnassaan puolueeton ja tuloksena fuusio geeni ei ole edullinen biologinen funktio. Vuonna Lopulta translokaatiot, jotka löytyvät kasvaimen näytteet ovat seurausta kloonilaajenemisen soluja, jotka satama translokaatiot, joilla on mahdollisuuksia edistää kasvaimen kasvua, koska ne luovat onkogeenista -fuusiogeenit. Erityisiä raja-arvot kanna näitä translokaatiot muodostavat osajoukon ei-satunnainen translokaatio raja-arvot, joita löytyy syöpäsoluja.

Tämä on havainnollistettu kuviossa 3, joka esittää kaksi geeniä teoreettisesti, jotka kykenevät osallistumaan vastavuoroisesti translokaatio onkogeenisella ominaisuudet, koska domeenit, jotka ovat läsnä niiden proteiinien. Vaikka alkuperäinen DSB jaettiin tasaisesti näiden geenien [34], on selvää, että kaikkia mahdollisia translokaatiot luo fuusio geenin onkogeeninen. Tarkasteltaessa kanta alueilla, jotka koodaavat tarvittavia proteiinidomeeneja, ja ottaen huomioon lukukehykset eri eksonien mukana, on selvää, että onkogeenisen fuusioproteiinin vain tuottaa, jos raja-arvot sijaitsevat tietyissä intronit. Muita mahdollisia breakpoint yhdistelmiä johtaisi menetys tärkeä toiminnallinen osa fuusioproteiinissa tai out-of-frame tuote, ja ei suosi Tuumorinäytteissä. Selkeä seuraus tästä on, että koettu ”ei-satunnaisuutta” genomisessa jakeluun translokaation keskeytyskohtia ei välttämättä liity alkuperäiseen lokalisoinnin DSB, mutta voisi olla seurausta valintaprosessin, jonka vain harvat niistä DSB: t lopulta hengissä solujen kasvain.

kolme eksonia kaksi hypoteettista geenien esitetään (eksonit A, B ja C sininen, eksonit 1, 2 ja 3 oranssina). Alkuperäinen ja lopullinen lukukehys kunkin eksonin näytetään (+1, +2 tai +3). Eksonit A ja B alkuun geenin koodin proteiinia verkkotunnuksen (punainen palkki), kun taas eksoni 3 pohjan geeni koodaa toista proteiinia verkkotunnuksen (vihreä palkki). Vaikka kaksinkertaisen säikeen katkoksia (DSB: t, keltainen salama symbolit) luotiin tasaisesti järjestyksessä molempien geenien, vain ne breakpoint yhdistelmät johtavat lukukehyksessä fuusioproteiinien, jotka koodaavat molempien proteiinidomeeneja näyttää onkogeeninen. Tämän seurauksena, translokaatio raja-arvot löytyvät kasvaimen näytteiden klusterin tiettyihin geenin alueille (pystysuora sininen nuolet).

Prediction uusien fuusioproteiinien hematologisissa ja kiinteiden kasvainten

Jos kaksi allekirjoitukset tunnistettu tässä työssä ovat tärkeitä tekijöitä breakpoint lokalisointi, niin tuloksemme olisi hyödyllistä ennustamiseen geenifuusiosarjan joita ei ole vielä löydetty kasvaimia. Ensinnäkin tiedot, jotka verkkotunnuksen arkkitehtuurit ovat läsnä samassa fuusioproteiinia voidaan käyttää valitsemaan kaikki geenit, jotka koodaavat tiettyä pari domain arkkitehtuurit. Tämä ennustaa useita geenifuusioista, jotka ovat mahdollisesti onkogeenisiä. Tietoa lukukehykset eksonien kuuluvat näiden geenien, mitkä erityiset fuusioita (jos niitä on) jotka kykenevät muodostamaan in-frame-fuusioproteiini, joka sisältää vaaditut yhdistelmä-proteiinin domeeneja. Vielä tärkeämpää on, tämä analyysi on myös, mitkä intronit todennäköisimmin sisältävät raja-arvot, ja siten auttaa suunnittelussa molekyylitason strategioita havaitsemiseksi ne otaksuttu fuusio selostukset.

Yksi ilmeinen seuraus meidän työ on, että monia mahdollisia geenifuusioissa voisi tuottaa saman yhdistelmän verkkotunnuksesta arkkitehtuurit, koska jokainen arkkitehtuuri on yleensä koodattu useita geenejä. Kuitenkin, on yleisesti oletetaan, että suurin osa kromosomitranslokaation vastuussa kehittämiseen ihmisen syövän on jo kuvattu [8], [17]. Vaikka jotkut uudet asioissa julkaistaan ​​vuosittain, useimmat heistä raportoi romaani breakpoints aikaisemmin tunnetuissa geenifuusioissa, tai uusia fuusioita geenien välillä, jotka oli aiemmin todettu fuusioitu muita kumppaneita. Ei ole selvää, miksi monet mahdolliset uudet geenifuusioiden ei ole havaittu. Todennäköinen selitys on, että geenien eivät täytä joitakin perusteita, joita tarvitaan vastavuoroisen translokaatio tapahtuu, kuten läheisyys sisällä ydin- tilaan tai co-transkriptio samalla ydinvoiman transkription tehtaita [35] – [39] . Vaihtoehtoisesti jotkut näistä uuden geenin fuusiot saattaa jäädä havaitsematta, koska niitä ei koskaan etsittiin, koska useimmat tutkimukset keskittyvät havaitsemiseen tunnetaan translokaatioita. Tässä suhteessa on mielenkiintoista pohtia, viimeaikaisissa tutkimuksissa, joissa genomin eri syöpäsoluissa on kysellään puolueettomasti [40] – [43]. Kun kyseessä on diploidi näyte leukemia potilaalle, massiivisesti rinnakkaisia ​​sekvensointi paljasti uusi pistemutaatioita, mutta ei genomisen uudelleenjärjestelyjä [40]. End Sequence profilointi solulinjojen kiinteiden kasvaimien havaittiin monia somaattisen genomista uudelleenjärjestelyt, mutta vain harvat niistä olivat geenifuusioiden. Esimerkiksi, Campbell et ai. [41] käytetään massiivisesti rinnakkaisen pariksi-end sekvensointi kahdessa keuhkosyövän solulinjat ja löysi 22 somaattisten kromosomien välisen uudelleenjärjestelyjä NCI-H2171 solulinjassa, mutta mikään NCI-H1770. Näistä vain yksi ilmaisi fuusio transkripti tunnistettiin, vaikka se oli ennustettu olevan out-of frame. Raphael et al. [42] löytyi yksi fuusio välillä

HYDIN

geeni ja anonyymin geenin MCF7 metastasoitunut rinsyöpäsolulinja. Toinen fuusio välillä

SCL12A2

ja expressed sequence tag löydettiin vain korkea passage MCF7-soluissa. Tässä samassa solulinjassa, jossa kromosomimuutosten on kuvattu aikaisemmin Spectral Karyotyping (SKY) ja array-Vertaileva genominen hybridisaatio (CGH), Hampton et ai. [43] löydetty 10 geenifuusioissa käyttäen end-sekvenssin profilointi kanssa massiivisesti rinnakkaisen sekvensoinnin. Näistä vain neljä havaittiin ilmentyvän, mutta niiden onkogeeninen potentiaali ei suoraan testattu. Ottaen huomioon, että nämä tutkimukset suoritettiin solulinjoissa, määrä uusia ilmaisi geenifuusioiden on suhteellisen alhainen.

Nämä viimeaikaiset tiedot ovat merkityksellisiä esillä olevan keskustelun ”kuljettaja” ja ”matkustaja” mutaatioita syöpä genomeja. Johtuen luontaisesta epävakaudesta genomien ja klonaalisen luonne kasvaimia prosessi, monet poikkeamiin odoteta esiintyvän, kun syöpä genomit kuulusteltu puolueettomasti, joista suurin osa on matkustaja harhautumista ilman toiminnallista merkitystä onkogeenisel- prosessiin . Tässä yhteydessä on olemassa suuri tarve uusia lähestymistapoja, jotka voivat erottaa ne genomista muutokset, jotka ajavat kasvaimen aloittaminen tai eteneminen neutraalista muutokset, jotka on hankittu klooni, mutta ei ole toiminnallista vaikutusta. Tuloksemme korostavat kaksi piirrettä, jotka voisivat olla hyödyllisiä tässä suhteessa.