PLoS ONE: Koordinere MicroRNA-medieret regulering af proteinkomplekser i Prostata Cancer

Abstrakt

MikroRNA’er er en klasse af små ikke-kodende regulatoriske RNA molekyler, som regulerer mRNA post-transkriptionelt. Nylig dokumentation har vist, at miRNA target hele funktionelt relaterede proteiner, såsom protein komplekser og biologiske veje. Men karakterisering indflydelse af miRNA på gener, hvis kodede proteiner er en del af proteinkomplekser er ikke undersøgt i forbindelse med sygdom. Vi foreslår en entropi-baseret ramme til at identificere miRNA-medieret dysregulering af funktionelt beslægtede proteiner under prostatakræft progression. Den foreslåede ramme anvendelser eksperimentelt verificerede miRNA målgruppen interaktioner, funktionelt beslægtede proteiner og udtryk for at identificere miRNA-påvirket proteinkomplekser i prostatakræft, og identificere gener, der er dysreguleret som følge heraf. Rammerne konstruerer korrelation matricer mellem funktionelt beslægtede proteiner og miRNA, der har mål i komplekset, og vurderer ændringerne i Shannon entropi af modulerne på tværs af forskellige stadier af prostatakræft. Resultaterne viser, at Smad4 og HDAC indeholder protein-komplekser er stærkt påvirket, og forstyrret af miRNA, især miRNA-1 og miRNA-16. Brug biologiske veje til at definere funktionelt beslægtede proteiner afslører, at NF-kB-, RAS- og Syndecan-medierede veje er dysreguleret grund miRNA-1- og miRNA-16-medieret regulering. Disse resultater tyder på, at miRNA-1 og miRNA-16 er vigtige mester regulatorer af miRNA-medieret regulering i prostatakræft. Desuden resultater viser, at miRNA med høj indflydelse på de sprængte proteinkomplekser er diagnostiske og prognostiske biomarkør kandidater til prostatakræft progression. Observationen af ​​miRNA-medieret protein kompleks regulering og miRNA-medieret vej regulering, med delvis eksperimentel verifikation fra tidligere undersøgelser, viser, at vores rammer er en lovende metode til identifikation af nye miRNA og proteinkomplekser relateret til sygdomsprogression.

Henvisning: Alshalalfa M, D. Bader G, Bismar TA, Alhajj R (2013) Koordinere MicroRNA-medieret regulering af proteinkomplekser i prostatakræft. PLoS ONE 8 (12): e84261. doi: 10,1371 /journal.pone.0084261

Redaktør: Panayiotis V. Benos, University of Pittsburgh, USA

Modtaget: May 6, 2013; Accepteret: November 21, 2013; Udgivet: December 31, 2013

Copyright: © 2013 Alshalalfa 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

Finansiering:. Dette arbejde blev støttet af NRNB (amerikanske National Institutes of Health, National center for Research Resources tilskud nummer P41 GM103504). Dette arbejde blev finansieret af NSERC stipendium til ph.d.-studerende. 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

Prostatacancer (PCA) er den hyppigste mandlige malignitet og den anden cancer-relaterede dødsårsag i de vestlige lande [1]. For nylig er betydelige beviser vist, at ikke-kodende RNA i almindelighed [1] specifikt miRNA er impliceret i PCa og er forbundet med dens progression [2] – [6]. Især er cirkulerende miRNA lovende biomarkører for PCa progression [7], [8]. Selv om der er kun omkring 1000 miRNA [9] i human, hver eneste 18-22 bp i længde, mere end hundrede af dem spille en rolle i kræft [10], og de fungerer som både onkogener og tumor undertrykkere [11]. Således karakteriserer rolle miRNA i PCa er afgørende for at forstå deres funktion og mulig nytte til terapeutiske formål.

For nylig har krydstale mellem miRNA målgruppen netværk og protein-netværk blevet analyseret i flere aspekter [12 ] – [15]. For eksempel, direkte miRNA mål og deres partnere i protein-protein interaktioner (PPI) netværk viser betydelig modularitet [14]. miRNA har konkrete virkninger for dannelsen af ​​protein komplekser ved at vælge specifikke komponenter af komplekset [12], og nogle protein komplekser er beriget med mål for specifikke miRNA [13]. En positiv korrelation mellem protein tilslutningsmuligheder og antal forskellige målretning miRNA blev observeret [15] indikerer, at hub proteiner kræver mere miRNA-medieret regulering. Desuden kan miRNA samtidigt regulere adskillige proteiner i den samme funktionelle modul såsom biologiske veje. Desuden PPI netværk topologiske funktioner er nyttige i at frafiltrere falsk positive miRNA mål [16], og at prioritere miRNA impliceret i prostatakræft [17]. Denne proces er vigtig at rangere de betydelige miRNA med en potentiel rolle i prostatacancer. Tilsammen er der klare beviser for koordineret post-transkriptionel regulering af protein komplekser og veje ved miRNA. Men de lovgivningsmæssige indflydelse miRNA på gener, hvis kodet proteiner er en del af protein komplekser eller protein veje, der er impliceret i kræft er ikke blevet grundigt undersøgt.

Til dato har en række matematiske modeller udviklet, at udlede miRNA-mRNA moduler eller modulære netværk ved hjælp af genekspression og miRNA-gen net [18], [19]. For eksempel SVD er en nyttig matematisk ramme, der er blevet anvendt til at identificere impliceret miRNA-mRNA moduler i prostatacancer [20], foruden adskillige områder af bioinformatik [21] – [23]. SVD er nyttigt for biologer at analysere og model genom-dækkende udtryk data, og reducere data dimensionalitet [22]. Givet en matrix, ental værdi dekomposition (SVD) af er dets repræsentation som, hvor er en ortogonal matrix, er en ortogonal matrix, og for den diagonal matrix, elementer er ikke-negative tal i faldende rækkefølge. Effekten af ​​SVD bor i de tre matricer opstår som følge af nedbrydningen. Kvadrater af ental værdier repræsenterer den relative betydning af entropien i matrix. Ved hjælp af denne kendsgerning, er SVD bruges til at rangere gener baseret på entropi bidrager til genekspression data [23].

I det post-genomforskning æra, en afgørende opgave i molekylærbiologi er at forstå genregulering i forbindelse med biologiske netværk. Da miRNA målproteiner, blandt andre, der er en del af proteinkomplekser og signalveje, er det vigtigt at undersøge miRNA-medieret regulering af proteinkomplekser i sygdomsprogression. Brug af protein netværk forbindelse med miRNA-målene tilføjer endnu et lag af information at overveje for miRNA-funktion karakterisering som miRNA indflydelse på mål udbredes gennem proteinet netværk til at påvirke flere dele af vejen. Flere undersøgelser rapporterede regulering af funktionelt beslægtede proteiner af miRNA [12] -. [15], men lidt er kendt om, hvordan miRNA koordineret regulere protein-komplekser og veje i kræft

I denne undersøgelse foreslår vi SVD-baserede beregningsmæssige rammer at identificere miRNA-protein-kompleks moduler, der er dysreguleret i cancer. miRNA-protein-kompleks og miRNA-pathway moduler henvises til proteinerne i proteinkompleks eller sti og miRNA rettet mod gener koder dem. Hvert modul er repræsenteret som en matrix, hvor rækker er protein medlemmer og kolonner er målrettet miRNA. Hver celle i matricen repræsenterer korrelationen mellem ekspressionen profil af miRNA og ekspressionsprofilen af ​​proteinet. Vi forventer, at moduler, der har betydelig entropi ændring i deres ental værdier mellem normale og cancer prøver funktionelt er dysreguleret. Vi anvendte den foreslåede beregningsmæssige rammer til at karakterisere eksperimentelt verificerede proteinkomplekser fra Corum databasen [24], samt fra curated biologiske veje fra Molekylær signaturer Database (MSigDB), og miRNA-target interaktioner at identificere miRNA-medieret proteinkomplekser og veje dyregulation .

Materialer og metoder

miRNA-mål interaktioner og proteinkomplekser

Eksperimentelt verificerede miRNA målgruppen interaktioner hentet fra to kilder: MiRecords [25] og miRtarbase [26] . For proteinkomplekser, vi hentet komplekser fra Corum (sidste adgang maj 2012), som giver en ressource af manuelt kommenterede proteinkomplekser fra pattedyr organismer [24]. Komplekser af størrelse mindre end eller komplekser ikke er mål for nogen miRNA blev fjernet, da de ikke danner miRNA-proteinkompleks moduler. komplekser forblev i studiet, når du bruger miRNA-target interaktion sæt. For biologiske veje, brugte vi kurateret veje fra Molecular Underskrifter Database (MSigDB) gen sæt [27], der indeholder kanoniske pathwaygen-sæt (sidste adgang August 2012).

miRNA og målrette udtryk profiler i prostatakræft

mRNA og miRNA udtryk data hentet fra MSKCC Prostate Oncogenome Project, findes på Gene Expression Omnibus (GEO tiltrædelse nummer: GSE21032). Disse data indeholder mRNA og miRNA ekspressionsniveauer af matchede prøver. Disse data, som vi vil henvise til som data Taylor bruges til at bygge miRNA-protein komplekse moduler. Vi anvendte også lokaliseret prostatacancer miRNA udtryk data fra to uafhængige forsøg (GSE23022 [28], NCI-60 [29]) for at validere den diagnostiske betydning af miRNA sig at påvirke protein-komplekser. Den første datasæt indeholder 20 normale og 20 tumorprøver, og sidstnævnte indeholder 6 normale og 6 tumorprøver. Tre uafhængige prostata mRNA udtryk datasæt fra Arul

et al.

[30], Yu

et al.

[31] og den svenske prostata kohorte [32] anvendes. . Den Arul

et al

data indeholder 6 normal, 7 primær, og 6 metastase prøver; . Yu

et al

prostata data indeholder 17 normal, 63 primære og 24 metastase; og det svenske prostata data indeholder 281 prostatakræft prøver med 116 dødbringende og 165 indolente prøver. De svenske kohortedata blev brugt til at validere den prognostiske værdi af berørte proteinkomplekser. Den Yu

et al.

Og Arul

et al.

Datasæt anvendes til at validere den diagnostiske betydning af de påvirkede proteinkomplekser. Ikke-prostata cancer miRNA udtryk data fra NCI-60 [29] og brystkræft mRNA udtryk data fra svenske bryst kohorte [33], der indeholder 159 tumor prøver med kliniske data, blev også anvendt til at vurdere, om de påvirkede miRNA-protein moduler er prostata specifikke eller de er dysreguleret i andre kræftformer også.

Definition miRNA-protein komplekse moduler ‘entropi

For hver miRNA-proteinkompleks modul, vi konstruere en matrix, hvor rækker () repræsenterer proteiner i komplekse eller vejen og kolonner () repræsenterer miRNA, der er målrettet mindst ét ​​medlem af komplekset. er defineret som den gensidige information [34] mellem udtrykket profil af protein og udtrykket profil miRNA og beregnes som: (1) er den fælles tæthedsfunktionen (pdf) af og, og og er de marginale pdf’er af og henholdsvis . Sandsynlighedsfordelingen funktioner blev estimeret ved hjælp af estimater kerne tæthed [35], som det viste sig at være overlegen i forhold til histogrammet i form af en bedre mean square fejlprocent på konvergens af estimatet.

X er den gensidige information matrix mellem alle miRNA og alle gener i komplekset modul. Da vi mener, at når en miRNA målrette et gen i komplekset (baseret på miRNA-target interaktion), kan det have en indirekte effekt på de øvrige medlemmer af komplekset. matricen X således ikke skelne mellem en miRNA, der er målrettet et gen i komplekset eller ej. Matricen X er baseret på den opfattelse, at hvis en miRNA målrette et gen i komplekset, det har indflydelse på hele komplekset. Indflydelsen af ​​miRNA på hver proteinkompleks eller sti beregnes ved nedbrydning ved anvendelse Singular Value Decomposition (SVD) [23] i matricer og beregne entropien af ​​matrixen som summen af ​​kvadraterne af singulærværdier i matrixen. er antallet af proteiner i proteinkomplekset, og er antallet af målretning miRNA. Den normaliserede relative betydning af den singulære værdi i beregnes som (2) og Shannon entropi af data, repræsenteret af, beregnes som:

(3) Hvor er ental værdi, L er. Her forventer vi, at miRNA-protein komplekse moduler, der har betydning forskel i entropi ental værdier mellem normale og cancer prøver er funktionelt dysreguleret. Entropi ental værdier repræsenterer dysregulering af de miRNA-protein komplekse moduler. Figur 1 giver en kort beskrivelse af den foreslåede ramme. Det første trin er at konstruere de miRNA- protein moduler ved at beregne MI mellem alle ekspressionen af ​​proteinerne i komplekset, og ekspressionen af ​​miRNA målrette dem. For hvert trin i kræft (normal vs primær prostatacancer) vi definerer miRNA-protein-moduler. For det andet finder vi de singulærværdier af hver matrix og beregne entropien som den normaliserede sum af kvadraterne af singulærværdier. Endelig finder vi de moduler med signifikant forskel mellem modulerne repræsenterer trin normal og cancer stadium.

Protein komplekser og miRNA er integreret for at konstruere moduler (X) fra genet og miRNA udtryk data. Modulerne repræsenterer den gensidige information mellem ekspressionen af ​​miRNA og protein i modulet. SVD påføres dekomponere moduler “matrix og Shannon entropi beregnes for hvert modul i normal og cancer. Det sidste trin er at finde moduler med signifikant forskel mellem normal og kræft entropi.

Identifikation miRNA-koordinerede protein komplekser og veje i prostatakræft progression

Brug genekspression data for normal og cancer prøver, vi fundet og henholdsvis for hvert modul. Vi brugte forskellen mellem de to værdier, at vurdere modul indflydelse af miRNA. For at vurdere betydningen af ​​den indflydelse, værdi, vi ionbyttet tilfældigt protein komplekser og veje med samme størrelse som det kompleks af interesse gange, og fundet for både normale og cancer prøver. blev beregnet for de tilfældige permutationer, og en p-værdi blev beregnet for hvert kompleks og veje med den observerede mod fordelingen af ​​de værdier, der genereres fra de tilfældige permutationer. Værdien repræsenterer miRNA indflydelse på protein komplekser eller veje i prostatakræft progression; jo højere, jo mere påvirket proteinkomplekset er. P-værdier blev korrigeret ved hjælp af Bonferroni korrektion. Moduler, der væsentligt dysreguleret af miRNA i prostatakræft progression blev yderligere karakteriseret både funktionelt og klinisk.

Identifikation downstream miRNA-mRNA interaktioner påvirkninger af dysregulerede proteinkomplekser

Vi næste spurgte, hvis der er downstream miRNA -target interaktioner påvirket af de berørte proteinkomplekser. Vi definerede nedstrøms gener som dem, der er afhængig (korrelation betinget af protein-kompleks dysregulering). For at identificere sådanne betingede interaktioner, vi brugte betinget gensidig information mellem miRNA og deres eksperimentelt validerede targets fra givet udtryk for de påvirkede proteinkomponenter af komplekset.

Da protein kompleks og dets komponenter,. Vi beregnede den betingede gensidig information mellem hver miRNA () og mål () parret givet udtryk for protein, som beskrevet i [36] 🙁 4) (5)

Vi fandt derefter p-værdi for hver interaktion () givet et protein ved permutating ekspressionsprofilen af ​​protein gange. For at finde p-værdien for hver kompleks, p-værdi, vi konverterede de enkelte p-værdier, at teste statistik ved hjælp Fishers metode.

Resultater

Protein komplekser og biologiske veje, der er påvirket i prostatakræft som følge af koordinat miRNA regulering identificeres og yderligere funktionelt karakteriseret.

miRNA-påvirket protein komplekser moduler

Vi først analyserede indflydelse miRNA på protein-komplekser i prostatakræft progression . Vi konstruerede miRNA protein moduler ved at integrere udtryk data, miRNA-target interaktioner og proteinkomplekser (Corum) som beskrevet i metodeafsnittet og derefter identificeret entropiændring af hvert modul i forskellige prostata status (normal vs. kræft). Tabel 1 viser den fulde liste over de væsentligste proteinkomplekser påvirket af miRNA regulering i prostatakræft () ved hjælp af eksperimentelt bestemte () miRNA-target interaktioner. Bonferroni-metode anvendes til multipel-testning korrektion. I alt er komplekser forventes at blive påvirket af miRNA. Resultaterne viser, at komplekser indeholdende Smad4 er væsentligt påvirket i prostatakræft progression, og at SMAD6-HOXC8 kompleks er den mest væsentligt påvirket kompleks. Dette kompleks spiller en rolle i transkriptionel repression ved at inhibere interaktioner mellem SMAD1 og HOXC8. De næste to vigtige komplekser indeholder Smad4, SKI, og SMAD3. Et andet sæt af miRNA-påvirket komplekser indeholder SIN3A, HDAC, og ARID4B; disse komplekser fungerer som transkriptionelle repressorer på MYC responsive gener og antagoniserer MYC onkogen aktivitet, og de spiller en rolle i histon deacytelation, hvilket er vigtigt i genekspression kontrol. Flere andre komplekser indeholdende RBL1 og ARID4B, som har en sekvens svarende til RBL1, er væsentligt påvirket. De fleste af komplekserne forudsagt at være påvirket af miRNA er af størrelse mindre end 5. To komplekser; nemlig LINC kompleks (Corum ID: 5589) og SAP kompleks (Corum ID: 591) forventes at blive påvirket af miRNA. Interessant er det kun RBL1 gen i LINC kompleks og ARID4B i SAP kompleks direkte rettet af miRNA, tyder på, at forstyrrelse af ét protein af flere miRNA kan føre til forstyrrelser af proteinet kompleks. SAP-kompleks er sammensat af histon binding og histondeacetylering proteiner antyder en nøglerolle epigenetiske ændringer i prostata progression. En liste over de væsentligste protein- komplekser og deres målretning miRNA er vist i tabel S1. Visualisere Heatmap af de komplekse moduler (protein og miRNA) afslører, at de sammen kan definere udtryk mønster for Primær kræft og metastatisk kræft (figur S1 og S2 i File S1).

Funktionel analyse af miRNA- påvirket proteinkomplekser

Vi udførte funktionel analyse på miRNA-påvirket proteiner komplekser ved at analysere de biologiske processer, de er involveret i. Vi udførte funktionel analyse på komponenterne i komplekserne i tabel 1 ved hjælp af DAVID online-værktøj [37 ] tilgængelig på (https://david.abcc.ncifcrf.gov/) (84 proteiner blev funktionelt karakteriseret). Benjamini multiple-test korrektion blev ansøgt om betydelig berigelse analyse. Funktionel analyse viste, at komponenterne i komplekserne er beriget med tre store biologisk set phosphorylering (p =), transkriptionel regulering (p =) og acetylering (p =). Proteiner i komplekserne er beriget i Dwarfin (p =), MAD homolog (p =), SMAD (p =) og tyrosinproteinkinase (p =) domæner. Proteinerne er beriget i TGF-B-signalvejen (p =), veje i cancer (p =), prostatacancer (p =), og andre specifikke cancere (figur 2). Analysere molekylære funktion af proteinerne understøttet, at de påvirkede komplekser “komponenter er involveret i transkription regulering (p =), SMAD binding (p =), proteinkinaseaktivitet (p =) og DNA-binding (p =). Vi analyserede derefter veje af miRNA mål i komplekserne i baggrunden af ​​alle de miRNA validerede targets. Vi brugte DAVID at finde de berigede vilkår i miRNA mål på 82 protein i baggrunden af ​​miRNA validerede targets. Vi fandt komplekserne beriget med veje i kræft (p =), prostatakræft (p =) og blærekræft (p =).

Pathway Berigelse Kort over dyregulated proteinkomplekser. Vi udvundet protein medlemmer af dysregulerede proteinkomplekser og fundet beriget veje ved hjælp DAVID online tool.To visualisere berigelse kort over veje, brugte vi Berigelse Kort Cytoscape plugin [47] for at visualisere berigede veje. Nodes i denne figur repræsenterer berigede veje, links mellem knudepunkter repræsenterer den del af overlapning mellem dem. Jo mørkere knudepunktet mere beriget vejen er, og jo tykkere linket, jo mere markant overlapningen er.

karakteriserer forholdet mellem den komplekse størrelse og komplekse entropi

entropi p.values ​​af proteinkomplekser varierede mellem 0,8 til. Et af de spørgsmål, vi stillede er, om entropi værdier er drevet af den komplekse størrelse. Vi fandt, at komplekser af størrelse 2, 3 og 7 har den væsentligste p-værdi, og komplekser af størrelse større end 10 er ikke meget signifikant (figur 3). Der er forskellige biologiske fortolkninger til denne observation. Den ene er, at mindre komplekser lettere ved at satse miRNA; men når ét protein af et større kompleks, komplekset kan stadig være funktionel, men med mindre effektivitet. En anden interessant observation er, at der ikke er nogen sammenhæng mellem størrelsen af ​​proteinkomplekset og antallet af miRNA rettet mod proteinet i komplekset (tabel 1).

Brug af eksperimentelle miRNA-target interaktion at vurdere betydningen af miRNA-medieret dysregulering af proteinkomplekser, analyserede vi forholdet mellem den komplekse størrelse og p.value genereret af vores framework.We fundet, at komplekser f størrelse 2, 3 og 7 har den væsentligste p-værdi, og komplekser af størrelse mindre end 10 er ikke meget stor.

miRNA-påvirket kanoniske pathway moduler

for at finde indflydelse miRNA på veje, demonstrerede vi anvendeligheden af ​​rammen på curated protein veje fra MSigDB genet sæt database. Vi spurgte hvordan størrelsen af ​​protein moduler kan påvirke entropi værdi miRNA indflydelse. Vi brugte miRNA-target interaktioner at finde miRNA indflydelse på veje. Tabel 2 viser veje fra MSigDB der påvirkes betydeligt af miRNA i PCa; resultater viser, at Syndecan-medierede og RAS signalveje er stærkt påvirket af miRNA. De NF-kB medieret vej involverer adapter proteiner MyD88 og TRAF6, der er involveret i Toll-lignende receptor og IL-1 receptor signalveje, er også påvirket af miRNA. Chromatin vedligeholdelse og RNA-polymerase-medieret transkription er også påvirket af miRNA i prostatacancer. Fra miRNA målgruppen interaktioner, fandt vi 54 miRNA, der er målrettet de betydelige veje; 24 af dem målrette mod mere end ét medlem af vejen. miRNA-1, miRNA-7b, og miRNA-16 viste sig at målrette mere end 5 forskellige medlemmer af samme vej, hvilket tyder på, at disse tre miRNA er vigtige regulatorer af prostatakræft.

miRNA påvirker protein komplekser spiller en rolle i prostatakræft progression

Vi derefter undersøgt funktionelle rolle miRNA, der er målrettet proteinkomplekserne. Kun 66 miRNA var til stede i Taylor genekspression data. Vi genererede en liste over miRNA fra en grundig litteratursøgning for miRNA er involveret i prostatakræft. 45% af de 66 miRNA er fælles med den 65 miRNA (p =), der har en eksperimentelt valideret funktionelle rolle i prostatakræft progression, såsom MIR-1, MIR-106b, MIR-221, MIR-222, MIR-96 og mIR-182. (Se tabel S2).

prognostiske værdi af miRNA-protein komplekser moduler

I dette afsnit karakteriserer vi den prognostiske værdi (kræft tilbagefald og tid til død) af miRNA-protein komplekse moduler. Vi først hentet udtryk for de 84 proteiner, som er en del af de 42 komplekser i tabel 1, fra både Taylor og de svenske prostata data. Vi udvindes også miRNA udtryk for de 85 miRNA, der er målrettet de 84 proteiner fra Taylor prostata data. Oprindeligt grupperet vi proteinet og miRNA prøver i to grupper ved hjælp af k-midler klyngedannelse, og derefter bruge logrank og COX-hazard regression test for at vurdere den kliniske betydning af adskillelsen. Målet her er at vise, at protein komplekse medlemmer kan stratificere patienterne i klinisk adskilte grupper. Desværre var resultaterne ikke signifikant; klyngedannelse patienterne baseret på de 85 miRNA i to sæt gav fra Taylor miRNA data. På den anden side, klyngedannelse de 84 proteiner i to grupper baseret på Taylor mRNA data gav, og på grundlag af de svenske data. For at udvinde mere præcise prognostiske biomarkører fra disse lister, vi udførte univariate COX-hazard regressionsanalyse og derefter udvalgte proteiner med signifikant p-værdi. Sættet af 84-proteiner blev reduceret til 23 proteiner og miRNA sæt blev reduceret til 21 miRNA (tabel 3). Vi udførte derefter klyngedannelse baseret på ekspressionen af ​​proteiner og miRNA i reduceret sæt og karakteriseret deres kliniske betydning. For de 23 proteiner, er de grupperede sæt af patienterne i de Taylor data væsentligt adskilt (p = 0,005) (figur 4A). Som en negativ kontrol, valgte vi tilfældigt 23 proteiner 1000 gange og gentages klyngedannelse og logrank test, opnå en gennemsnitlig p = 0,26. Yderligere gruppering prøverne i tre sæt viste mere markant adskillelse mellem høj-risiko og lav risiko patienter (p = 0,00088) (Figur S3 i File S1). For yderligere at teste den prognostiske værdi af de 23 gener på det svenske datasæt (uafhængig data, der ikke blev brugt til at identificere miRNA-påvirket proteinkomplekser), vi brugte deres udtryk værdier fra de svenske data, og grupperet prøver i to grupper, der var ikke signifikant separeret (p = 0,5). Men når vi grupperet prøver i den svenske tværs af de 23 proteiner i tre grupper, fandt vi signifikant separation i lav risiko, mellemliggende risiko og højrisikopatienter (figur 4B). Højrisiko-patienter markant adskilt fra patienter med lav risiko (p = 0,008) sammenlignet med gennemsnittet på 1000 tilfældige permutationer af prøverne (p = 0,63).

A. Prøver blev opdelt i to grupper baseret på ekspressionen af ​​de 23 proteiner fra Taylor mRNA data og derefter Logrank test blev anvendt til at vurdere adskillelse signifikans (p = 0,005). B. Prøver fra den svenske prostata kohorte blev grupperet i tre grupper ved hjælp af ekspressionen af ​​de 23 proteiner. De resulterede tre grupper er markant adskilt som viser den prognostiske effekt af de 23 proteiner (lav risiko vs høj risiko (p = 0,008), lav risiko vs. mellemliggende risiko (p = 0,16), høj risiko vs. mellemliggende risiko (p = 0,02)). C. Prøver fra den svenske bryst kohorte blev grupperet i to grupper baseret på ekspression af de 23 proteiner. De to grupper har særskilte død specifikke associering (p = 0,004). D.Samples fra den svenske bryst kohorte blev grupperet i to grupper baseret på ekspression af de 23 proteiner. De to grupper har særskilte kræft tilbagefald profil (p = 0,008).

Når vi funktionelt analyseret berigede vilkår i de 23 proteiner, fandt vi, at de er beriget med flere kræft veje såsom celle cyklus (p =), TGF-beta pathway (p =), kronisk myeloid leukæmi (p =), og Notch signalering (p =). Desuden blev generne beriget med transskription regulering biologisk proces (p =).

For at teste den prognostiske værdi af de 23 proteiner til andre typer cancer, brugte vi bryst data fra den svenske bryst kohorte. Gruppering af prøverne i to sæt med de 23 proteiner afslører signifikant sammenhæng med kræft-specifikke død og kræft tilbagefald (figur 4C-D). Vi brugte også Gobo online-værktøj [38] (https://co.bmc.lu.se/gobo) at associere udtryk for proteiner med fjernmetastaser overlevelse på tværs af mere end 1200 prøver med forskellige genotyper. De 23 proteiner findes at være associeret med brystcancer metastase i alle prøver (p = 0,0076) (fig S4A i File S1). Resultater viser også, at de 23 proteiner er mere tæt forbundet med metastaser i ER-positive (p = 0,00057) (Figur s4b i File S1) og LN-negative brystkræft (p = 0,004) (Figur S4C i File S1) undertyper .

for at karakterisere den prognostiske værdi af 21 indflydelse miRNA, udvundet vi deres udtryk data fra Taylor miRNA data grupperet prøverne i to grupper. De 21 miRNA havnen betydelig prognostisk værdi som de fører til betydelig adskillelse mellem de to resulterede patient sæt (p = 0,00004, 1000 tilfældige sæt gav p = 0,11) (Figur S5 i File S1). Når prøverne blev grupperet i tre grupper på tværs af de 21 miRNA, meget betydelig adskillelse mellem lav risiko og høj risiko prøver (p = 0,00021, 1000 tilfældige sæt gav p = 0,28) (Figur S6 i File S1) er fundet. Den prognostiske effekt af de 21 miRNA blev sammenlignet med 94 Miras differentielt udtrykte mellem tumor og normal i Taylor data, og 50 miRNA differentielt udtrykte mellem aggressiv prostatakræft og ikke-aggressiv kræft. De 94 miRNA har en logrank p = 0,019 og 50 miRNA har logrank p = 0,00046. Dette resultat tyder på, at miRNA, der påvirker protein-komplekser er betydelige prognostiske biomarkører.

Sammenfattende resultater viser, at miRNA som sideordnet regulerer proteinkomplekser er værdifulde prognostiske biomarkører. Desuden proteinkomplekser dysreguleret af miRNA er prognostiske biomarkører, der er kandidater som terapeutiske mål for prostatakræft behandling.

Validering den diagnostiske magt påvirkede protein komplekser og miRNA på uafhængig udtryk data

Til karakterisere den diagnostiske rolle miRNA-påvirket protein komplekser og målretning miRNA, vi valideret deres evne til at skelne tumorprøver fra ikke-tumor prøver ved hjælp af uafhængige mRNA og miRNA udtryk datasæt. En lineær support vektormaskine med 10-fold validering kors blev brugt til præcist at forudsige klasse etiket patienter (Normal, Primary eller Metastase). Den SVM klassifikator tager udtryk data for patienter på tværs af miRNA-påvirket proteiner og har til formål at forudsige klassen af ​​de patienter, der anvender udtrykket data. Her krydsvalidering anvendes til at vurdere resultaterne af modellen på grund af manglen på yderligere uafhængige prøver. Resultater (tabel 4) viser, at SVM, ved hjælp ekspressionsniveauet af proteinerne i miRNA-påvirket proteinkomplekser, held adskilt primære fra normale prøver (85%) og metastase fra delprøver (100%) i Arul

et al.

data. Proteinerne også klassificeret primære og normale prøver (80%) og metastase vs. primær cancer (83%) i Yu

et al.

Data.