PLoS ONE: En Phosphorylering-Related Variant ADD1-rs4963 Ændrer risikoen for kolorektal cancer

Abstrakt

Det er veletableret, at unormal proteinphosphorylering kunne spille en væsentlig rolle i tumorgenese ved at forstyrre en række fysiologiske processer, såsom cellevækst, signaltransduktion og cellemotilitet. Desuden har stigende antal phosphoryleringsafhængige relaterede varianter blevet identificeret i forbindelse med kræft. ADD1 (α-adducin), et alsidigt protein udtrykt ubikvitært i eukaryoter, udøver en betydelig indflydelse på membranen cytoskelettet, celleproliferation og celle-celle-kommunikation. For nylig, en missense variant ved codon af ADD1 s fosforylering websted, rs4963 (Ser586Cys), blev rapporteret at modificere risikoen for manglende Cardia mavekræft. At udforske den rolle,

ADD 1

-rs4963 i kolorektal cancer (CRC), gennemførte vi en case-kontrol undersøgelse med i alt 1054 CRC tilfælde og 1128 matchede kontroller i en kinesiske befolkning. Efter justering for variabler, herunder alder, køn, rygning og drikkeri blev det påvist, at denne variant betydeligt tillagt modtagelighed for CRC (G versus C: OR = 1,16, 95% CI = 1,03-1,31, P = 0,016; CG versus CC: OR = 1,25, 95% CI = 1,02-1,55, P = 0,036; GG versus CC: OR = 1,35, 95% CI = 1,06-1,72, P = 0,015). Vi yderligere undersøgt samspillet mellem

ADD 1

-rs4963 med at ryge eller drikke eksponering, men fandt ingen signifikant resultat. Denne undersøgelse er den første rapport af en forening mellem

ADD1

og CRC risiko, fremme vores viden om genetik CRC

Henvisning:. Shen N, Liu C, Li J, Chen X, Yang Y, Zhu Y, et al. (2015) En Phosphorylering-Related Variant

ADD 1

-rs4963 Ændrer risikoen for tyktarmskræft. PLoS ONE 10 (3): e0121485. doi: 10,1371 /journal.pone.0121485

Academic Redaktør: Yifeng Zhou, Medical College of Soochow University, KINA

Modtaget: 9. december 2014 Accepteret: 2 februar 2015; Udgivet: Marts 27, 2015

Copyright: © 2015 Shen et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Data Tilgængelighed: Alle relevante data er inden papiret

Finansiering:. Dette arbejde blev støttet af National Program til støtte af top-notch Young Professionals, National Natural Science Foundation of China NSFC-81001275, 81171878, 81222038; Fok Ying Tung Foundation for unge lærere i videregående uddannelsesinstitutioner i Kina-131.038 og Natural Science Foundation i Hubei-2012FFA011 møbleret støtte til XM. De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

Kolorektal cancer (CRC), svarende til ca. 10% af den globale forekomst af kræft, rangerer fjerde blandt menneskelige kræftformer verdensplan [1,2]. I Kina, anslås det, at næsten 253.000 nye tilfælde opstår hvert år, svarende til en opadgående tendens i disse år [1,3]. Adskillige miljømæssige risikofaktorer er blevet rapporteret at være forbundet med CRC [4-7], såsom rygning, alkohol og fedme. Men kun nogle få eksponerede personer i sidste ende udvikle CRC, og familiær sammenlægning eksisterer [8], hvilket indebærer, at genetiske komponenter har også en vigtig rolle i CRC risiko.

De seneste eksplosioner af kandidat gen forsker og genom-dækkende associationsstudier (GWAS) har i høj grad fremmet vores forståelse af de genetiske komponenter i CRC og identificeret flere loci i hele genomet, men disse resultater kan forklare kun en del af modtagelighed. Følgelig er der et behov for at identificere flere potentielle varianter lukker de råemner af CRC genetisk arkitektur. Proteinphosphorylering er en af ​​de vigtigste post-translationelle modifikationer eksisterende ubikvitært i eukaryoter; den regulerer næsten 30% af alle cellulære proteiner og spiller en vigtig rolle i mange fysiologiske processer, såsom signaltransduktion, energimetabolisme og cellulære plasticitet [9-11]. Tidligere undersøgelser har vist, at unormal phosphorylering er forbundet med komplekse sygdomme, herunder colorectal cancer [12-14]. Desuden har stigende observationer af funktionelle eksperimenter antydet, at ikke-synonyme enkelt nukleare polymorfier (nsSNPs) kan spille en rolle i tumorgenese ved direkte eller indirekte at påvirke protein-phosphorylering [15-19]. For eksempel Luna, et al. fandt, at

hOGG1

Ser326Cys polymorfi (rs1052133) kunne forstyrre nucleolar lokalisering af dette protein ved at ændre sin fosforylering status i cellecyklus; denne funktionel variant er blevet rapporteret at modificere risikoen for en række forskellige cancere [15]. For nylig Chellappa, et al. undersøgt forholdet mellem Src-kinase og HNF4α i human coloncancer og fandt også, at tre funktionelle varianter nærede i HNF4α (rs6093980, rs6031602 og rs1063239) kunne øge phosphorylering af Src-kinase og mindske stabiliteten af ​​HNF4α protein [19]. Alt dette akkumulerede beviser tyder stærkt på, at fosforylering-relaterede varianter kan påvirke patogenese og kan være et godt snit for at udforske de potentielle kausale varianter af CRC risiko.

Adducin, bestående af α- med β- eller y-underenheder , er en actin-bindende protein, der spiller en afgørende rolle ved samling af membranen cytoskelettet og celle-celle adhæsion. Aktiviteten af ​​dette protein reguleres ved phosphorylering via flere klassiske kinaser såsom proteinkinase A (PKA), protein kinase C (PKC) og Src-kinase [20,21]. Det væsentlige element, α- adducin, kodes af

ADD1

gen og udtrykkes ubikvitært. I 2003, Bowen, et al. rapporterede, at ekspressionen af ​​

ADD1

var opreguleret i tumorer og ledsaget af forøget ekspression af Ki67, der forbinder dette protein til celleproliferation [22]. Efterfølgende Chen, et al. fundet, at udtømningen af ​​α- adducin kan påvirke celle-celle kryds og celleproliferation [23]. En nylig undersøgelse viste endvidere, at phosphoryleret ADD1 også udøvet en vigtig funktion under mitose [24].

Interessant, Wang, et al. har for nylig kombinerede data fra PhosphoSitePlus og dbSNP databaser til at screene phosphoryleringsbegivenheder-relaterede varianter over

ADD1

gen region, og de har kun identificeret én missense variant med mindre allel frekvens (MAF) større end 0,05 i Han kinesisk population, nemlig rs4963 (Ser586Cys) [25]. Denne C /G variant producerer aminosyren substitution af cystein til serin ved kodon 586, og phosphoserin er blevet registreret ved tidligere undersøgelser [26,27]. Wang, et al. udført en case-kontrol undersøgelse med 1998 tilfælde og 2008 kontroller og fandt, at

ADD 1

-rs4963 (MAF = 0,496) kan være forbundet med modtagelighed for ikke-Cardia mavekræft (CG versus CC: OR = 1,24, 95 % CI = 1,06-1,46,

P

= 0,008; GG versus CC: OR = 1,49, 95% CI = 1,25-1,78,

P

0,001) [25]. Informativt, vi hypotese, at

ADD 1

-rs4963 måske også bidrage til CRC risiko ved at påvirke phosphorylering af ADD 1. Derfor blev en case-kontrol undersøgelse, herunder 2182 forsøgspersoner udført i en kinesisk befolkning til at undersøge denne hypotese.

Materialer og metoder

Undersøgelse emner

Denne case-kontrol undersøgelse rekrutteret 1054 primære CRC patienter og 1128 cancer-fri kontrol. Alle disse emner var ubeslægtede han-kinesere. Sager blev patologisk bekræftet og fortløbende rekrutteret mellem juni 2009 og februar 2013 fra Tongji Hospital i Wuhan, centrale Kina. Patienter, som havde en historie af enhver anden cancer eller tumor blev udelukket. Kontroller blev tilfældigt udvalgt fra folk, der har deltaget i helbredsundersøgelser i Wuhan område i den samme periode, hvor sager blev rekrutteret. En del af disse kontroller er beskrevet i vores tidligere undersøgelser [28-32]. De inklusive kriterier for kontrol var, at emnerne skal være kræft-fri og frekvens matches til sager efter alder (± 5 år) og køn. Under ansættelsen blev blodprøver og demografiske oplysninger fra hver deltager, efter at han /hun underskrev et informeret samtykke frivilligt. Definitioner af rygning og drikkeri eksponeringer blev beskrevet tidligere [28]. Vores undersøgelse blev udført med godkendelse af Tongji Medical College institutionelle anmeldelse boards fra Huazhong Universitet for Videnskab og Teknologi.

genotypebestemmelsesassay

Genomisk DNA blev ekstraheret fra antikoagulerende perifert blod for hvert fag ved hjælp RelaxGene Blood DNA System (TIANGEN, Beijing, Kina).

ADD 1

-rs4963 blev genotypebestemmes af TaqMan SNP genotypebestemmelsesassay (Life technologies, Carlsbad, Californien) via 7900HT Hurtig Real-Time PCR System (Life technologies, Carlsbad, Californien) .Negative kontroller og 5% dubletter blev overvåget til kvalitetskontrol. I denne undersøgelse, den samstemmende på dubletterne var 100%. Den genotype indkrævningssats for

ADD 1

-rs4963 var 98,4%.

Statistisk analyse

En goodness-of-fit χ

2 test blev anvendt til at undersøge Hardy -Weinberg ligevægt (HWE) for genotype af

ADD 1

-rs4963 i kontroller (

P

= 0,808). Forskelle mellem cases og kontroller blev evalueret af uafhængige-prøver t test eller Pearsons χ

2 test i fordelingen af ​​demografiske karakteristika. Foreningen af ​​

ADD 1

-rs4963 med CRC risiko blev estimeret med odds ratio (OR) og tilsvarende 95% konfidensinterval (95% CI), ved hjælp af ubetinget logistisk regression (LR) analyse uden eller med justering for køn , alder, rygning og drikkeri. Den potentielle gen-miljø interaktion mellem

ADD 1

-rs4963 og rygning eller drikke blev vurderet af genotype-rygning eller genotype-drikke kombinerede effekt og den multiplikative interaktion sigt. En to-sidet

P

0,05 blev anvendt som kriterium for statistisk signifikans. Alle analyser blev udført med PASW Statistics 18.0 (IBM Corporation, New York). Desuden blev en undersøgelse effekt på 0,94 estimeret via Power v3.0 [33,34] at registrere en OR på 1,35 givet vores stikprøvestørrelse.

Resultater

Karakteristik af forsøgspersoner

i alt 1054 CRC tilfælde og 1128 kræft-fri kontroller blev inkluderet i denne case-kontrol undersøgelse, og deres egenskaber er påvist i tabel 1. Vi har ikke observere nogen signifikant forskel mellem cases og kontroller i alder (

P

= 0,388), køn (

P

= 0,576) eller rygning status (

P

= 0,201). Imidlertid blev signifikant flere drikker observeret blandt de sager end blandt kontrollerne (33,2% versus 28,3%,

P

= 0,013).

associering mellem

ADD 1

-rs4963 og CRC risiko

foreningen analyser af

ADD 1

-rs4963 med CRC risiko er sammenfattet i tabel 2. allel frekvens afveg betydeligt mellem cases og kontroller (

P

= 0,011). Et lignende resultat blev også vist for genotypen distribution (

P

= 0,028). Efter justering for alder, køn, rygning og drikkeri, blev en øget risiko for CRC statistisk forbundet med CG (OR = 1,25, 95% CI = 1,02-1,55,

P

= 0,036) og GG genotype (OR = 1,35, 95% CI = 1,06-1,72,

P

= 0,015) sammenlignet med CC genotype. I den dominerende model, viste CG og GG individer en 1,28 gange højere risiko end CC individer baseret på multifaktoriel logistisk analyse (OR = 1,28, 95% CI = 1,05-1,57,

P

= 0,014). Desuden G allelen demonstrerede mere følsomhed over for CRC, med en justeret OR på 1,16 (95% CI = 1,03-1,31,

P

= 0,016) under den additive model.

Desuden har vi udført interaktion analyser mellem

ADD 1

-rs4963 og ryge eller drikke eksponering, men fandt ingen signifikant resultat (tabel 3).

diskussion

Vores forskning rapporteret her, er baseret på en case-kontrol undersøgelse udført med i alt 1054 CRC tilfælde og 1128 matchede kontroller at udforske sammenslutning af

ADD 1

-rs4963 med følsomhed over for CRC i en kinesisk befolkning. Vores resultater viste, at G-allelen signifikant øget CRC risiko sammenlignet med C-allel for denne variant. Tidligere forskning har også konsekvent vist, at G-allelen er risikoen allelen er forbundet med ikke-mavemunden mavekræft [25]. Så vidt vi ved, er aktuelle undersøgelse er den første rapport af et forhold mellem

ADD1

og CRC risiko.

Proteinphosphorylering, normalt forekommer på serin, threonin og tyrosinrester, vender funktion eller aktivitet af mange proteiner til og fra, der muliggør virkningen kontrol af cellulære livsprocesser herunder cellevækst, differentiering og apoptose. Den markante stigning i undersøgelser i den genomiske æra har resulteret i identifikation af mange nsSNPs tværs af humane genom. Selv om de repræsenterer en meget lille del af de kendte humane varianter ( 1%), kan disse nsSNPs ændre aminosyrer, påvirker post-translationelle modifikationer, og påvirke stabiliteten og funktionen af ​​proteiner, således at spille en rolle i patogenesen af ​​komplekse sygdomme. I 2006 Erxleben, et al. først foreslåede “phosphorylopathy” til at beskrive de humane varianter, der bidrager til afvigende proteinphosphorylering [35]. Senere, Yang, et al. rapporterede 64 kendte sygdomsrelaterede phosphoryleringssteder ved at integrere oplysninger om nsSNPs fra dbSNP med oplysninger om phosphoryleringssteder fra eksperimentelle data [36]. Ryu et al. udført en genom-dækkende forudsigelse af genetiske varianter, der påvirker phosphoryleringssteder eller kinaser [37]. For nylig, Ren, et al. udviklet PhosSNP database til at hjælpe forskere screene vigtige nsSNPs påvirker protein fosforylering [38]. Ud over fund simulation, har eksperimentelle og epidemiologiske undersøgelser også identificeret et stigende antal fosforylering-relaterede varianter involveret i tumorgenese, herunder CRC [15-19,25]. Varianter involverer protein fosforylering har tiltrukket stigende opmærksomhed.

ADD1

, placeret på 4p16.3, koder α- adducin, som udtrykkes ubikvitært i en række forskellige væv, og som er en vigtig komponent af membranen cytoskelettet, modificere cellulær mitose, vedhæftning, og kommunikation [20-24]. Det er velkendt, at phosphorylering spiller en central rolle i reguleringen af ​​funktionen af ​​dette protein. For eksempel har phosphorylering af Ser716 af ADD1 vist sig at undertrykke importin α at binde til kernelokaliseringssignalet (NLS) af α-adducin, dermed fysiologisk forhindre nuklear translokation af dette protein; imidlertid Ser716Ala mutanten primært akkumuleret i kernen og er sjældent eksporteres til cytoplasmaet til at deltage i dannelsen af ​​adhæsioner og herved påvirke celle-celle-kommunikation [23]. Tidligere undersøgelser har antydet, at

ADD1

potentielt spiller en rolle i tumorer [22-24]. Specielt, Wang, et al. rapporterede en sammenslutning af

ADD 1

-rs4963 (Ser586Cys) med risiko for manglende mavemunden mavekræft [25].

ADD 1

-rs4963 C allel er i codon af TCT kodning serin, mens G-allelen er i codon af TGT koder cystein. Flere undersøgelser har identificeret phosphoserin i codon 586 af ADD1 [26,27]. Når C → G-mutationen sker, vil serinresten skifte til en cysteinrest, og dette site ikke kan phosphoryleres på grund af manglende hydroxylgrupper. Derudover denne variant hører til COOH-terminale hale af α- adducin (aminosyre 430-737), som er en region ofte er reguleret af kinaser [23,24]. Således har vi spekuleret på, at G risikoen allel af

ADD 1

-rs4963 kan påvirke phosphorylering af α- adducin og derefter forstyrre sine aktiviteter, herunder celleproliferation og kommunikation, hvilket påvirker udviklingen af ​​CRC.

Flere begrænsninger bør anerkendes her. Første, kun er en variant i eller i nærheden

ADD1

genet blev genotype i vores undersøgelse. Det var fordi

ADD 1

-rs4963, placeret på en eksperimentelt verificerede fosforylering websted, var den eneste kandidat variant identificeret af Wang, et al. ved at kombinere data fra PhosphoSitePlus og dbSNP databaser [25]. Vi blev enige om, at det var interessant at evaluere andre varianter i eller i nærheden

ADD1

gen, hvilket bidrog til at afgøre, om denne variant var “rigtig” en i denne region forbundet med CRC. Vi vil forsøge at undersøge i vores fremtidige studier. For det andet, var det en case-kontrol undersøgelse. Den retrospektive observational design uundgåeligt medfører to hovedtyper af partiskhed, den ene er selektionsbias på grund af manglende randomisering, og en anden er information fordomme såsom recall bias. Således vores deltagere kunne ikke være helt repræsentative for hele befolkningen. For det tredje blev ikke fuldt indsamlet data om visse andre risikofaktorer, herunder familiens historie, fedme og colitis ulcerosa under undersøgelsen, med det resultat, at disse regioner i CRC risikoen ikke kunne være tilstrækkeligt justeret til at estimere risikoen effekt af

ADD 1

-rs4963. Desuden

ADD 1

-rs4963 var ikke placeret på modtagelighed loci identificeret af CRC GWAS. En mulig forklaring er, at GWAS data kræver strengere signifikans niveau (

P

5 × 10

-8) til analyse, således som regel udelade mange potentielle modtagelighed loci. Desværre, vi kunne ikke få de originale CRC GWAS data til yderligere undersøgelse. Vi forstår fuldt ud vores begrænsninger og flere undersøgelser er ønsket at bekræfte vores resultater.

Sammenfattende fremhævede den aktuelle undersøgelse, at phosphorylering-relaterede variant

ADD 1

-rs4963 kunne give CRC risiko. Dette fund yderligere fremskridt vores forståelse af genetik denne sygdom. Uafhængige replikering undersøgelser og eksperimenter i funktionel biologi er stadig behov for at kontrollere vores resultat og yderligere at undersøge mekanismen bag foreningen.