PLoS ONE: Genetisk variation i 3-Untranslated Region NBN Gene er forbundet med gastrisk Cancer Risk i en kinesisk Population

Abstrakt

NBN

spiller en afgørende rolle i carcinogenese som en kerne komponent til både homolog rekombination (HR) og ikke-homologe ende-sammenføjning (NHEJ) DNA dobbelt-strenget pauser (DSBs) reparation veje. Genetiske varianter i

NBN

gen har været forbundet med flere kræftformer risiko, hvilket tyder pleiotrop effekt på kræft. Vi antager, at genetiske varianter i

NBN

gen kan ændre risikoen for mavekræft. For at teste denne hypotese, vi vurderet sammenhængen mellem fire potentielt funktionelle enkelt nukleotid polymorfier i

NBN

og gastrisk kræftrisiko i en case-kontrol undersøgelse af 1.140 gastriske kræfttilfælde og 1.547 kontroller i en kinesiske befolkning. Vi fandt, at en allel af rs10464867 (G A) var signifikant associeret med en nedsat risiko for mavekræft (odds ratio [OR] = 0,81, 95% konfidensinterval [95% CI] = 0,71-0,94;

P

= 4,71 × 10

-3). Desuden sammenhængen mellem en allel af rs10464867 og faldt, risiko for mavekræft var mere markant i ældre individer (per-allel OR = 0,72 [0,59-0,88],

P

= 1,07 × 10

-3 ), og mandlige individer (pr-allel OR = 0,73 [0,62-0,87],

P

= 3,68 × 10

-4). Vi yderligere foretaget en analyse for haplotype og identificeret, at

NBN

A

rs10464867G

rs14448G

rs1063053 haplotype tillagt stærkere beskyttende virkning på mavekræft (OR = 0,76 [0,65-0,89],

P

= 6,39 × 10

-4). Sammenfattende disse resultater viser, at genetiske varianter på

NBN

gen kan bidrage til mavekræft modtagelighed og kan yderligere fremme vores forståelse af

NBN

gen i udvikling af kræft.

Henvisning : Sun P, Du J, Zhu X, Ren C, Xie L, Dai N, et al. (2015) Genetisk variation i 3′-utranslaterede region af

NBN

Gene er forbundet med gastrisk Cancer Risk i en kinesisk Befolkning. PLoS ONE 10 (9): e0139059. doi: 10,1371 /journal.pone.0139059

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

Modtaget: Indtil 30. juni, 2015; Accepteret: September 7, 2015; Udgivet: 24 September, 2015

Copyright: © 2015 Sun 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 datasæt filer er tilgængelige fra Dryaden databasen. (DOI: https://dx.doi.org/10.5061/dryad.0k0n5)

Finansiering: 81.230.067, https://www.nsfc.gov.cn/, National Natural Science Foundation of China, HS; 81422042 og 81373090, https://www.nsfc.gov.cn/, National Natural Science Foundation of China, GJ; BK20130042, https://www.jstd.gov.cn/, Videnskab og Teknologi agenturet i Jiangsu-provinsen, Kina, GJ; BL2012008, https://www.njkj.gov.cn/, Videnskab og Teknologi udvalg af Nanjing, Kina, HS; https://www.jiangsu.gov.cn/, regeringen i Jiangsu-provinsen, Kina, HS; Science Foundation for Distinguished Young Scholars i Jiangsu (BK20130042); Jiangsu-provinsen Klinisk Videnskab og Teknologi projekter (Clinical Research Center, BL2012008); og prioritet Academic Program for udvikling af Jiangsu videregående uddannelsesinstitutioner (Folkesundhed og forebyggende medicin). 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

mavekræft er de mest almindelige fordøjelsessystemet maligne tumorer i verden. Kina bærer den største mavekræft byrde af verden. Det anslås, at blev forekommet 42,6% nye gastrisk kræfttilfælde og 45,0% dødsfald i verden i Kina i 2012 [1].

Helicobacter pylori

(HP) infektion er den mest anerkendte ætiologiske risikofaktor for mavekræft [2]. Kosten og livsstilsvaner såsom rygning, alkoholindtagelse, indtagelse af saltet eller røget mad, og lavt forbrug af friske vegetabilske fødevarer var risikofaktorer for gastrisk udvikling af kræft [3]. Selvom forekomsten af ​​

Helicobacter Pylori

(HP) infektion har en høj forekomst (40% til 80%) i befolkningen som helhed, kun en lille del af inficerede individer vil udvikle gastrisk cancer, hvilket antyder, at genetiske faktorer kan spille en afgørende rolle i gastrisk cancerudvikling [4]. I det seneste årti, har genom-dækkende forening undersøgelser (GWAS) identificeret flere mavekræft modtagelighed loci, herunder 1q22, 3q13.31, 5p13.1, 8q24.3 og 10q23 [4, 5, 6]. Men GWAS ofte fokuserer på peak-signaler, mens signalerne med relativ moderat signifikansniveau kan blive overset. Gene-baseret analyse strategi kan derfor stadig spille en vigtig rolle i at udforske kræft modtagelighed, især for de vigtige gener i carcinogenese [7].

Genomisk ustabilitet er en vigtig kendetegnende for kræft [8]. DNA ødelæggende midler eksponering såsom kemisk eksponering, virusinfektion, etc. kan ødelægge genomisk integritet og i sidste ende resultere i forstadier til kræft eller kræft [9]. DNA dobbelt-strenget pauser (DSBs) er dødelig trussel for normale cellulære processer og fejlagtige DNA DSBs reparation mekanisme regulering kan fremme udviklingen af ​​kræft [10]. Mere interessant var DSB’er hyppigt observeret i H. pylori-inficerede humane gastriske slimhindeceller [11]. NBN (NBS1) er et kerneprotein i både DNA DSB-reparation-homolog rekombination (HR) og ikke-homolog endesammenbinding (NHEJ) vej hos mennesker. NBN kombinere med MRE11 og RAD50 kan danne et MRN proteinkompleks, som er en dynamisk makromolekylær maskine, der spiller en central rolle i det første trin i DNA DSBs reparation af både HR og NHEJ pathway via fejl anerkendelse eller signaltransduktion [12, 13] . Unormal udtryk eller fuldstændig tab af MRN-komplekset blev ofte observeret i flere kræftformer [14]. På baggrund af ovenstående beviser forskere mente, at genetiske varianter i NBN kan bringe til subtile strukturelle ændringer af proteiner og dermed skadelig indflydelse kræft modtagelighed [15-18]. I det seneste årti har flere

blev rapporteret NBN

SNPs at være signifikant associeret med flere kræftformer. Af disse væsentlige foreninger, blev rs1805794 først involveret i blærekræft i en Sverige befolkning [19]. Efterfølgende viste en række undersøgelser rapporteret, at rs1805794 var også forbundet med flere andre cancer, herunder brystcancer [20,21], hoved- og halscancer [22], prostatacancer [23], hepatisk cancer [24], nyrecellecarcinom [25 ], basalcellekarcinom [26]. Endvidere var der fire andre SNPs i

NBN

(rs1061302, rs1063054, rs2735383, og rs805794) blev rapporteret signifikant associeret med lungecancer [27, 28, 29], og en (rs376639) blev rapporteret at være betydeligt forbundet med leukæmi [30]. Disse beviser kollektivt foreslå en pleiotropisk virkning af

NBN

SNPs på flere cancertyper. Men det er stort set ukendt for effekten af ​​genetiske varianter i

NBN

på mavekræft.

I denne undersøgelse har vi en hypotese, at de genetiske varianter i

NBN

kan have vigtigt konsekvenser for mavekræft modtagelighed. Derfor har vi gennemført en case-kontrol undersøgelse for at undersøge sammenhængen mellem fire potentielt funktionelle enkelt nukleotid polymorfier (SNP) i

NBN

gen og gastrisk kræftrisiko med 1.140 gastriske kræfttilfælde og 1.547 kontroller i en kinesiske befolkning.

Materialer og metoder

undersøgelse emner

Gastric kræftpatienter i aktuelle undersøgelse blev fortløbende rekrutteret fra byerne Yangzhong, Yixing, Yangzhou og Nanjing mellem januar 2004 og december 2011 i Jiangsu provinsen, østlige Kina. Kontroller blev tilfældigt udvalgt fra raske personer fra lokalsamfundet kroniske ikke-smitsomme sygdomme screeningsprogram gennemført i Changzhou byen. Efter indrømme diagnose, blev alle i mavens kræfttilfælde bekræftet ved histopatologisk diagnose. Desuden blev de patienter med nogen kendt historie for malignitet eller har undergået strålebehandling eller kemoterapi udelukket. Derfor blev i alt 1.140 nydiagnosticerede tilfælde mavekræft og 1.547 alder og køn frekvens-matchede kontroller inkluderet i aktuelle undersøgelse. For at opnå den væsentlige personlige oplysninger såsom køn, alder, rygning og drikkeri status, blev hver enkelt interviewet af uddannet investigator med et standard spørgeskema. Efter interview, hvert individ donerede 5 ml perifert blod, og opbevaret ved -20 ° C. Deltagere, der røget mindst en gang om dagen i mere end et år, blev anset for rygere. Som drak mere end to gange om ugen i mindst et år blev defineret som drikkende. Vi opsummerede detaljerede oplysninger om forsøgspersoner i tabel 1. Hvert emne underskrev et informeret samtykke, før interviewet, og undersøgelsen blev godkendt af den institutionelle videnskabsetisk komité af Nanjing Medical University.

udvælgelseskriterier NBN polymorfi og genotypebestemmelse analyser

de SNPs blev udvalgt på grundlag af NCBI-databasen (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/SNP) og den Internationale HapMap Project database (http: //hapmap. ncbi.nlm.nih.gov/) efter følgende to kriterier: 1) placeret i exon, 3 ‘eller 5’untranslated region, og 2) med en mindre allel frekvens (MAF) på mindst 5% i kinesiske befolkning. Efter disse kriterier, blev udvalgt i alt 10 SNPs. Koblingsuligevægt (LD) analyse med en r

2 tærskel på 0,80 blev yderligere anvendt til at filtrere disse SNPs. Endelig blev 4 SNP’er udvalgt, herunder rs10464867 (G A), rs14448 (A G), rs1063053 (G A) og rs1063045 (G A).

Genotypebestemmelse blev udført på ABI 7900 TaqMan allel diskrimination systemet (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA) uden at kende de emner ‘gruppering situation. Sekvensen information af primere og prober er vist i tabel S1. To negative kontroller blev inkluderet i hver 384-brønds plade til kvalitetskontrol. Genotyperne blev bestemt under anvendelse af SDS 2.3 Allelic Discrimination Software (Applied Biosystems). Den overensstemmelse på hver SNP var 100% for dubletter af 5% af tilfældigt udvalgte prøver.

Haplotype skabelse

En analyse baseret på haplotyper kan være en fordel i en analyse baseret på individuelle SNPs i tilstedeværelsen af ​​flere modtagelighed alleler, især når linkage uligevægt mellem SNP’er danner en haplotype er svage [31]. Derfor vi yderligere gennemført en analyse for haplotype at vurdere foreninger mellem haplotype skabt af disse fire SNP’er og mavekræft modtagelighed. Haplotyper blev skabt af en Konfidensintervaller tilgang, som er standard algoritme i HaploView 4.2 software og er taget fra Gabriel et al., 95% sikkerhedsgrænser grænser for D prime genereres og hver sammenligning kaldes “stærk LD”, “usikkert” eller “stærk rekombination”. En blok er skabt, hvis 95% af informative sammenligninger er “stærk LD” [32]. Som et resultat blev en blok skabt og analyseret i aktuelle undersøgelse. Information af Bindingsuligevægt (r

2 eller D ‘) oplysninger blandt de fire SNPs blev sammenfattet i S2 tabel. Haplotyper blev opnået for hver prøve ved anvendelse af PHASE computerprogrammet (ver 2.1), og de haplotypefrekvenser blev estimeret via permutation metoder [33].

Statistisk analyse

Vi anvendte chi-square test sammenligne fordelingen forskelle kategoriske variabler mellem cases og kontroller. En goodness-of-fit chi-kvadrat testen blev anvendt til at teste Hardy-Weinberg ligevægt (HWE) mellem SNP’er blandt kontrollerne. Foreningen analyse mellem genetiske varianter og gastrisk kræftrisiko, samt evaluering af odds ratio (OR) og 95% konfidensintervaller (CIS) blev gennemført af logistisk regressionsanalyse med en justering for alder, køn, rygning og drikke status. Den chi-square-baserede Q-test blev anvendt til at teste heterogenitet effekt størrelser (yderste periferi og 95% CIS) afledt af tilsvarende undergrupper. Alle statistiske analyser blev udført med statistisk analyse System-software (version 9.1.3, SAS Institute, Cary, NC).

Resultater

Karakteristik af 1.140 GC sager og 1.547 kontroller er opsummeret i tabel 1 . Der blev ikke påvist signifikante forskelle på alder, køn, rygning og drikkeri status mellem de tilfælde og kontroller (

P

= 0,412, 0,522, 0,879 og 0,269 henholdsvis). Genotypning takster var mere end 95% for alle fire SNPs. De observerede genotypefrekvenser for disse SNPs var alle enige med Hardy-Weinberg ligevægt i kontrollerne (

P

= 0,094 for rs10464867,

P

= 0,095 for rs14448,

P

= 0,145 for rs1063053 og

P

= 0,367 for rs1063045).

genotypen fordelinger af de fire SNPs og dens foreninger med gastrisk kræftrisiko er vist i tabel 2. Logistisk regression analyser viste, at a allel af rs10464867 var stærkt forbundet med en nedsat risiko for mavekræft (per-allel OR = 0,81, 95% CI: 0,71-0,94,

P

= 4,71 × 10

-3). I lagdeling analyse, vi evalueres yderligere sammenslutninger af de fire SNPs på gastrisk kræftrisiko i undergrupper baseret på alder, køn, rygning, drikke status og tumor sites. En væsentlig forskel mellem undergrupper af køn (

P

for heterogenitet = 0,040) blev observeret for sammenslutningen af ​​rs10464867 med gastrisk kræftrisiko. Sammenhængen mellem en allel af rs10464867 og nedsat risiko for mavekræft var mere markant i ældre individer (per-allel OR = 0,72 [0,59-0,88],

P

= 1,07 × 10

-3), og mandlige individer (per-allel OR = 0,73 [0,62-0,87],

P

= 3,68 × 10

-4), samt, G allel af rs14448 vist de samme resultater med rs10464867 (tabel 3).

i haplotype analyse blev haplotyper skabt for rs10464867, rs14448 og rs1063053 i en blok. Vi derefter udførte foreningen analyse og observeret, at haplotype GAA og AGG var signifikant associeret med en nedsat risiko for gastrisk kræftrisiko i forhold til haplotype GAG, OR var 0,88 (0,77-0,99) og 0,76 (0,65-0,89),

P

værdi var 0,034 og 6,39 × 10

-4 henholdsvis (tabel 4, S1 fig).

diskussion

NBN

gen har været impliceret i følsomheden over for et stort antal af cancere, hvorimod ingen genetiske varianter er blevet rapporteret hidtil som værende forbundet med gastrisk cancer. I aktuelle undersøgelse, rs10464867 placeret i

NBN

blev identificeret til at være signifikant associeret med ændret risiko for mavekræft i kinesisk befolkning.

DNA dobbelt-strenget pause (DSB) er en særlig vigtig form for DNA-beskadigelse, hvilket kan føre til genetisk ustabilitet og carcinogenese [10]. NBN protein spiller en central rolle i opretholdelsen af ​​genomisk stabilitet og blev omfattende involveret i næsten alle aspekter af DNA DSB metabolisme af NHEJ og HRR DSB reparation veje [11]. Eventuelle genetiske varianter af

NBN

kan have skadelige virkninger på DNA skader reparation, og dermed kan prædisponere til kræft. I det seneste årti, at et vist antal polymorfier fordelt i

NBN

gen er blevet rapporteret at være forbundet med flere forskellige slags bortset mavekræft [34] malignitet. Vores analyse baseret på TCGA (The Cancer Genome Atlas) data viste endvidere, at

NBN

mRNA-ekspression niveau i gastrisk adenocarcinom var betydeligt højere end tilstødende normale væv (S2 Fig), hvilket tyder på en potentiel afgørende rolle for

NBN

i gastrisk carcinogenese. Den aktuelle undersøgelse forudsat vigtige spor at genetiske varianter i

NBN kunne

også involveret i modtagelighed mavekræft og yderligere fremhæve potentialet pleiotropisk effekt af

NBN

SNPs på flere kræftformer.

den mest robuste SNP rs10464867 (G a) er placeret i 3’UTR af

NBN

have forbundet med en nedsat risiko for mavekræft. Basen ændring af G til A for rs10464867 kan bringe til subtile strukturelle ændringer af NBN protein og dermed modulering af mavekræft modtagelighed. Ifølge web-baseret SNP analyseværktøj SNPinfo (https://snpinfo.niehs.nih.gov/snpfunc.htm), basen ændring af G til A for rs10464867 ikke blot kan påvirke en exon splejsning forstærker og resultere i uligevægt for forskellige isoformer af NBN, men også kan ændre binding af modent HSA-mIR-216a eller HSA-mIR-380 til dets mål-mRNA [35]. Funktionelle studier rapporterede, at overekspression af miR-216a dåse aktiverer PI3K /Akt og TGF-beta veje ved at målrette

PTEN

SMAD7

, der bidrager til hepato carcinogenese og tumor tilbagefald ved nedsat celle kræft [36]. Mens MIR-380-5p kan undertrykke p53-ekspression via en konserveret sekvens i p53 3′-utranslaterede region (UTR) [37]. Baseret på de ovennævnte beviser, kan vi drage en konklusion, at baseændring af G til A for rs10464867 kan modificere den transkriptionelle regulering af

NBN

og derefter ændre ekspressionen af ​​NBN protein ved påvirkning af exon splejsning og miRNA binding . Vores yderligere funktionelle annotation analyse baseret på RegulomeDB afslørede, at rs2697679, som er i moderat LD (r

2 = 0,222) med rs10464867 er en eQTL loci af

NBN

[38]. Disse beviser antyder en vigtig biologisk konsekvens af rs10464867 for gastrisk udvikling af kræft.

DSB reparation kapacitet er en vigtig kilde til variation i genom integritet og dermed påvirke risiko for kræft [39]. I de seneste to årtier har DSB reparation kapacitet af den normale befolkning vist sig at falde med øget alder, og mænd viste bedre kapacitet på DSB reparation end kvinder i samme aldersgruppe [40, 41], hvilket tyder på, at de inter-kønsforskelle DSB reparation kapacitet kan delvis bestemt af forskellige genetiske mekanismer. I aktuelle undersøgelse blev der observeret en mere udtalt beskyttende effekt af rs10464867 hos mænd, som gav en mulig forklaring på inter-kønsforskelle i DSB reparation kapacitet. Den baseændring af G til A for rs10464867 kan ændre ekspressionen NBN-proteinet og i sidste ende påvirker NHEJ og HRR DSB-reparation veje hos mænd. Mere interessant, flere associationsstudier fandt også, at SNPs placeret i DNA-reparation relaterede gener, herunder

ERCC4

,

ERCC6

,

Ku70m

,

APE1

,

XRCC1

, og

XPD

udstillet en differentiel effekt mellem kønnene på mavekræft modtagelighed [42-46].

Nogle begrænsninger vores undersøgelse skal løses. For det første, vi rekrutterede gastrisk kræfttilfælde fra hospitaler og udvalgte kontroller fra samfund, som måske ikke godt repræsenterer hele befolkningen og kan føre til potentiel selektionsbias. For det andet kunne vi ikke få adgang til flere sager og kontroller for at bekræfte vores resultater.

Sammenfattende blev nærværende undersøgelse designet til at søge efter genetiske varianter i

NBN

forbundet med mavekræft og til at teste en muligt pleiotropisk virkning af

NBN

SNPs på flere cancertyper. Endelig rapporterede vi, at

NBN

gen indeholder genetiske varianter, der er forbundet med risiko for mavekræft. Yderligere befolkningsundersøgelser baserede undersøgelser kombinerer med funktionelle undersøgelser er berettiget til at illustrere foreningen og molekylære mekanismer af disse varianter i gastrisk carcinogenese.

Støtte Information

S1 Fig. Koblingsuligevægt blokke af tagging SNPs i NBN blev skabt på grundlag af standard-algoritmen er taget fra Gabriel et al, Science, 2002, ved hjælp af HaploView software 4.2.

Værdien R2 i hvert SNP’er par er vist i de områder krydsende.

doi: 10,1371 /journal.pone.0139059.s001

(DOCX)

S2 fig. Den NBN mRNA-ekspression analyse mellem 29 parret gastrisk adenocarcinom og tilstødende normale væv baseret på TCGA data

(https://cancergenome.nih.gov/)

doi:.. 10,1371 /journal.pone.0139059.s002

(DOCX)

S1 Table. De primere og prober af genotypning for

NBN

polymorfier

doi:. 10,1371 /journal.pone.0139059.s003

(DOCX)

S2 Table. Koblingsuligevægt (r

2 eller D ‘) oplysninger om de fire SNP’er

doi:. 10,1371 /journal.pone.0139059.s004

(DOCX)

Tak

forfatterne vil gerne takke ph.D. Yifeng Zhou (Academic redaktør af PLoS ONE) og anonyme anmeldere for deres omhyggelige arbejde og konstruktive forslag, som har hjulpet forbedre dette papir væsentligt. Vi takker også patienterne og hjælpepersonale i denne undersøgelse.