PLoS ONE: Identifikation af ny kandidat Gener og kemikalier i forbindelse med spiserøret Kræft Brug en Hybrid Interaction Netværk af kemikalier og Proteins

Abstrakt

Kræft er en alvorlig sygdom ansvarlig for mange dødsfald hvert år i både udviklede lande og udviklingslande . En af grundene er, at mekanismerne bag de fleste typer cancer er stadig mystisk, hvilket skaber en stor blok for design af effektive behandlinger. I denne undersøgelse har vi forsøgt at klarlægge mekanismen underliggende esophageal cancer ved at søge efter nye gener og kemikalier. Til dette formål har vi konstrueret en hybrid netværk indeholder både proteiner og kemikalier, og generaliseret en eksisterende beregningsmetode tidligere anvendt til at identificere sygdomsgener at identificere nye kandidatgener og kemikalier samtidig. Baseret på slingrebremse test, vores generaliseret metode overgår eller i det mindste optræder på samme niveau som dem, der opnås ved en meget anvendt metode – Random Walk med Restart (RWR). Analyseresultaterne af de endelige opnåede gener og kemikalier vist, at de stærkt delte gen ontologi (GO) vilkår og Kegg veje med direkte og indirekte foreninger med kræft i spiserøret. Desuden diskuterede vi også sandsynligheden for udvalgte kandidatgener og kemikalier bliver nye gener og kemikalier i forbindelse med kræft i spiserøret

Henvisning:. Gao YF, Yuan F, Liu J, Li LP, han YC, Gao RJ, et al. (2015) Identifikation af ny kandidat Gener og kemikalier i forbindelse med spiserøret Kræft Brug en Hybrid Interaction Netværk af kemikalier og proteiner. PLoS ONE 10 (6): e0129474. doi: 10,1371 /journal.pone.0129474

Academic Redaktør: Ying Xu, University of Georgia, USA

Modtaget: November 3, 2014 Accepteret: 10 maj 2015; Udgivet: 9 Jun 2015

Copyright: © 2015 Gao 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 for papir og dens Støtte Information filer

Finansiering:. National Natural Science Foundation of China (81372696), Kina Postdoc Science Foundation (2013 M541314), Jilin provinsen Science Teknologi Institut (20090175, 20100733), Natural Science Fund Projekter af Jilin provinsen (201215059), Udvikling af Videnskab og Teknologi Plan Projekter af Jilin provinsen (20100733, 201101074), Videnskabelig Forskning Foundation for det returnerede Overseas Chinese Scholars, Statens Uddannelsesstøtte Ministeriet (2009 -36), Videnskabelig Research Foundation (Jilin Institut for Natur Technology, 200.705.314, 20.090.175, 20.100.733), Sundhed og familieplanlægning Kommissionen Jilin provinsen (2010Z068), Menneskelige ressourcer og social Security Department of Jilin provinsen (2012-2014), Postdoc Science Foundation i Jilin provinsen, og menneskelige ressourcer og social Security Department of Jilin provinsen (2012), National Basic Research Program Kina (2011CB510101, 2011CB510102), Jilin provinsen nøgle videnskabeligt forskningsprojekt (20150204026YY), Basic videnskabelig forskning finansiering af Jilin universitet (450060501520), National Natural Science Foundation of China (31371335), Innovation Program for Shanghai Municipal Education Kommissionen (12ZZ087). 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

kræft i spiserøret refererer til tumorer placeret i regionen fra spiserøret mellem halsen og maven og er blevet den ottende mest almindelige cancer i de senere år. Symptomer på kræft i spiserøret omfatter synkebesvær og opkastning af blod. Baseret på data fra SEER 18 2004-2010, de fem-års overlevelse på denne kræft var ca. 17,5% [1].

Der er to primære undertyper af kræft i spiserøret, pladecellekræft og adenocarcinom [2 , 3], som kan klassificeres på grundlag af deres placering og forfædres forstadier celler. Rygning og alkohol sandsynligvis bidrage til begge undertyper. Nitrosaminer og ernæringsmæssige mangler er blandt de vigtigste årsager til pladecellekræft, mens gastroøsofageal reflukssygdom (GERD) og fedme er forbundet med adenocarcinom. Forskellige kliniske behandling er blevet anvendt til behandling af kræft i spiserøret, herunder kirurgi, kemoterapi og strålebehandling [4].

Mutationer i multiple gener, herunder p53, FasL, og EGFR er blevet rapporteret at være associeret med indtræden og udvikling af kræft i spiserøret [5-9]. Ændringer i genekspression niveauer er også blevet forbundet med kræft; for eksempel blev induceret ekspression af MAL findes i esophageal cancer [10] og inaktivering af RUNX3 kan korrelere med esophageal carcinogenese [11]. Nylige undersøgelser har også undersøgt effekten af ​​miRNA [12].

På trods af fremskridt, er vores forståelse af kræft i spiserøret stadig begrænset, og identifikation af de berørte gener er stadig langt fra afsluttet. Desuden har de fleste aktuelle undersøgelser koncentrere sig om kommenterede gener, og derfor overser andre nyttige oplysninger, såsom små biologiske molekyler. Her har vi forsøgt at samtidig identificere nye gener og kemikalier i forbindelse med kræft i spiserøret.

Datalogi er blevet stærkt udviklet over de seneste årtier, hvilket gør det muligt at udnytte skala datasæt store. Mange biologiske problemer med skala data store, såsom protein-protein interaktioner, kemisk-kemiske interaktioner og komplicerede biologiske netværk, er blevet helt eller delvist løses ved at designe effektive beregningsmetoder [13-22]. Opmuntret af succesen af ​​disse undersøgelser, vi undersøgte de mekanismer, der bidrager til kræft i spiserøret ved at analysere de relaterede data ved hjælp af computere. For nylig blev en gruppe af beregningsmetoder baseret på den korteste vej algoritme foreslået at studere forskellige sygdomme ved at søge hidtil ukendte sygdomsgener i protein-protein-interaktion net [23-25]. Men disse metoder kun betragtes sygdomsgener.

Andre populære graf metoder omfatter Skyld-by-association [26] og Random Walk med Restart (RWR) [27-32]. Antagelsen af ​​skyld-by-association var, at et gen og dets nærmeste naboer er mere tilbøjelige til at dele lignende roller og funktioner på et netværk og derefter det plejer at være et sygdomsgen, hvis de fleste af sine naboer er sygdomsgener [33]. RWR antages, at sygdommen signal kan opformeres fra kendte sygdomsgener ukendte dem via netværket. Det simulerer en tilfældig walker der starter fra de kendte sygdomsgener og derefter tilfældigt går til deres naboer på netværket. Efter mange trin, at sandsynlighederne for alle gener i netværket besøg af rollator bliver stabil og sådanne sandsynligheder kan anvendes til at repræsentere muligheden for et gen er et sygdomsgen [29].

I papir, vi generaliserede den korteste vej metode til samtidig at studere gener og kemikalier ved at konstruere en hybrid interaktion netværk indeholder både proteiner og kemikalier. Baseret på kendte gener og kemikalier i forbindelse med kræft i spiserøret, søgte vi efter nye kandidatgener og kemikalier ved at anvende en korteste vej algoritme til den hybride interaktion netværket. Dernæst blev en permutation test vedtaget for at kontrollere falske opdagelser. Vi sammenlignede vores generaliseret korteste vej metode med RWR på en omfattende datasæt af kræft i spiserøret. Baseret på slingrebremse test, vores korteste vej metode overgår eller i det mindste optræder på samme niveau som den RWR. Berigelse analyse af de endelige opnåede gener, at de delte nogle gen ontologi (GO) vilkår og Kegg veje relateret til kræft i spiserøret. Desuden diskuterede vi også sandsynligheden for nogle af forholdet mellem de nye kandidatgener og kemikalier og kræft i spiserøret. Vi håber, at dette bidrag giver nye indsigter til at forstå kræft i spiserøret og gavner det kliniske område af denne sygdom.

Materialer og metoder

Gener og kemikalier i forbindelse med kræft i spiserøret

Aktuel kendte humane gener relateret til kræft i spiserøret blev opsamlet fra tre datasæt: (i) UniProt (https://www.uniprot.org/, release 2014_4) [34]; (II) den TSGene Database (tumorsuppressorgen Database, https://bioinfo.mc.vanderbilt.edu/TSGene/cancer_type.cgi) [35]; og (III) NCI (National Cancer Institute, https://gforge.nci.nih.gov, udgivet 2009,6) database [36]. I detaljer, blev der opnået i alt 144 anmeldelser af gener relateret til kræft i spiserøret fra UniProt ved at indtaste “menneske”, “spiserøret kræft” og “revideret” som søgeord; 155 gener blev opnået fra TSGene Database efter Entrez id’er blev omdannet til de officielle symboler; og fire gener blev opnået fra NCI ved at vælge gener, der blev optaget som spiserøret kræft /spiserør karcinom-relaterede gener. Efter at have kombineret de førnævnte gener og fjerne redundans, vi endelig opnået 156 unikke gener relateret til kræft i spiserøret. Disse gener er opført i S1 File

Kemikalier relateret til kræft i spiserøret blev hentet fra CTD (Sammenlignende toksikogenomik Database, https://ctdbase.org/). [37], en meget anvendt database for kemiske og sygdom foreninger . Foreningerne blev manuelt opsummeret baseret på 110,142 artikler (https://ctdbase.org/about/dataStatus.go, adgang i august 2014). Vi hentede 59 kemikalier med en kendt mekanisme i spiserøret karcinom, terapeutiske kemikalier til esophagus carcinom og markør kemikalier spiserøret carcinom. Men vi kun overvejes de 30 kemikalier, der forekommer i den beregnede hybrid interaktion netværk (se afsnit 2.2). De pubchem id’er af disse kemikalier er også i S1 File.

Konstruktion af hybrid interaktion netværk

For at konstruere en hybrid interaktion netværk, vi hentede oplysninger om protein-protein interaktioner fra STRING (Search værktøj til søgning af Interacting Gener /proteiner, udgave 9.1, https://www.string-db.org/) [38] og information om kemisk-kemiske interaktioner og protein-kemiske interaktioner fra SØM (søgeværktøjet for interaktioner af kemikalier version 4.0, https://stitch.embl.de/) [39]. De interaktioner, som STRING og SØM omfatter både kendte og forudsete vekselvirkninger. Hver interaktion blev mærket med en score at måle sandsynligheden for interaktionen af ​​begivenheder. For formulering, lad os betegne score på interaktionen mellem proteiner

s

1 og

s

2 af

jeg

pp

(

s

1,

s

2), at score på samspillet mellem kemikalier

c

1 og

c

2 af

jeg

cc

(

c

1,

c

2), og scoren for samspillet mellem protein

s

og kemisk

c

af

jeg

pc

(

p

,

c

). For at reducere søgning plads, vi kun betragtet kemikalier med poster i Kegg (Kyoto Encyclopedia of Gener og genomer) [40].

Den beregnede hybrid interaktion netværk placeret de hentede proteiner og kemikalier som noder. To knuder blev bundet med en kant, hvis og kun hvis de tilsvarende proteiner eller kemikalier kan omfatte en interaktion. Endvidere at angive styrken af ​​interaktionen hver kant

e

blev tildelt en vægt ved (1)

Da den maksimale værdi af samspillet score er 999, vi brugte 1000 minus samspillet score som vægten af ​​den tilsvarende kant. Dette gav den korteste vej algoritme til at udføre på dette netværk for at finde nye kandidatgener og kemikalier.

Metode til at finde nye kandidatgener og kemikalier

Baseret på kendte gener og kemikalier i forbindelse med esophageal kræft nævnt i afsnit 2.1, vi søgte alle korteste veje i hybrid interaktion netværk, tilslutte alle par kendte gener eller kemikalier. Generne og kemikalier (eksklusive de kendte gener og kemikalier), der blev identificeret i nogen af ​​de korteste veje som indre knuder blev mærket kandidatgener og kemikalier. For at skelne disse kandidatgener og kemikalier til yderligere udvælgelse, vi tælles antallet af korteste veje, der indeholder visse kandidatgener eller kemikalier som indre noder. Denne værdi blev betegnet betweenness i denne undersøgelse. Denne udvælgelsesprocedure indeholdt en permutation test, der bygget 1.000 tilfældigt udvalgte gen og kemiske sæt. Antallet af gener og kemikalier i de tilfældigt udvalgte sæt var den samme som for det sæt, der består af kendte gener og kemikalier. For hver tilfældigt udvalgt sæt, søge alle korteste veje i netværket, der forbinder to gener eller kemikalier i sættet. Baseret på disse veje, beregne betweenness af hver kandidat gen og kemikalie. Derfor, for hver kandidat gen eller kemisk, er der én betweenness på det kendte gen og kemisk sæt og 1000 betweenness på 1.000 tilfældigt udvalgte sæt. Permutationen P-værdi blev beregnet som “antallet af tilfældigt udvalgte sæt, for hvilke betweenness var større end den af ​​det kendte gen og kemisk set” /1000. Endelig har vi sat en P-værdi på 0,05, da tærsklen for udelukkelse af kandidatgener og kemikalier. Den detaljerede procedure af metoden og dens princip kan findes i tidligere undersøgelser [23-25].

Sammenligning af Random Walk med Restart (RWR) metode

Random Walk med Genstart (RWR ) metoden er almindeligt anvendt til at identificere sygdomsgener [27-32]. Lad os bruge

P

t

at betegne staten sandsynligheder på tidspunkt

t

;

P

0

at betegne den oprindelige tilstand sandsynligheder, en kolonne vektor tildele 1 /m til hver af de

m

kendt kræft i spiserøret gen og kemiske knuder og 0 til andre noder på hybrid-netværket; og A ’til at betegne den kolonne-wise normaliseret nabomatrix som repræsenterede strukturen af ​​den hybride netværk. Den genstart sandsynlighed,

r

, blev sat til at være 0,7 som foreslået af en tidligere undersøgelse [29]. De statslige sandsynligheder

P

t

en på tidspunkt

t

+ 1 kan beregnes som følgende (2)

Når forskellen mellem

t

+ 1 og

t

var mindre end 1e-6 som foreslået af en tidligere undersøgelse [29], den tilfældige rollator standsede gåtur og staten sandsynligheder for alle noder på netværket blev stabil. Knudepunkterne med højere sandsynligheder var mere tilbøjelige til at være sygdomsrelaterede. At vurdere betydningen af ​​de mulige sygdomstilstande knudepunkter, udførte vi permutationer af kendt sygdom knudepunkter 1.000 gange og permutationen P-værdien var “antallet af tilfældigt udvalgte sæt med hvilken sandsynlighed var større end den af ​​det kendte gen og kemisk sæt” /1000. Generne og kemikalier med P-værdi mindre end 0,05 blev betragtet som kandidat sygdomsgener og kemikalier.

Vi anvendte slingrebremse test til at sammenligne opførelser af RWR med vores metode. Hver gang, vi udelukket en kendt sygdom node til gengæld som den positive test prøven og brugt alle andre sygdomsområder knuder (uddannelsen prøver) at træne modellen. Den uddannede model vil tildele en P-værdi for alle prøver, herunder alle de negative prøver og den positive prøve. Ifølge P-værdier, vi forudsige testprøverne at være sygdom eller ikke-sygdom relateret. Hvis vi antog alle negative prøver blev ikke relateret til sygdommen, og kun de udstødte positiv prøve var relateret til sygdom, så F1-foranstaltning kan beregnes som følger (3) (4) (5) hvor r, s, tp, fp og fn står for tilbagekaldelse, præcision, sand positiv, falsk positiv, falsk negativ, henholdsvis.

efter alle kendte sygdom noder blev testet, vi beregnet den gennemsnitlige F1-mål for lommekniv test for at score ydeevne metoden.

Resultater og diskussion

Kandidat gener og kemikalier

Ved at søge de korteste stier forbinder ethvert par af kendte gener eller kemikalier relateret til kræft i spiserøret, 463 nye gener og 90 nye kemikalier blev udvundet. Disse gener og kemikalier og deres betweenness værdier er anført i S1 tabel. Dernæst blev disse kandidatgener og kemikalier filtreret under anvendelse af en permutation test. Permutationen P-værdier af disse gener og kemikalier er også i S1 tabel. Endelig har vi opnået 164 gener og 24 kemikalier med permutation P-værdier mindre end 0,05. Disse gener og kemikalier blev anset for at være signifikant for kræft i spiserøret og betegnes betydelige kandidatgener og kemikalier. Læsere kan henvise til S2 Table for detaljerede oplysninger om disse gener og kemikalier.

Vi anført nogle nye gener og kemikalier i forbindelse med kræft i spiserøret baseret på permutation P-værdi, betweenness og litteratur undersøgelser i tabel 1. Disse gener og kemikalier får høje tillid scores for kræft i spiserøret på netværket som vist i figur 1.

de lyserøde knuder var yderst mulige nye kræft i spiserøret gener og kemikalier. De røde knuder var kendte gener og kemikalier i forbindelse med kræft i spiserøret. De runde knuder var gener og diamant noder var kemikalier. De kant etiketter var tillid snesevis af interaktionen.

Analyse af betydelige kandidatgener

I vores undersøgelse, 164 signifikante kandidatgener blev opnået, og er opført i S2 tabel . Dernæst undersøgte vi sandsynligheden for nogle af dem er hidtil ukendte gener relateret til kræft i spiserøret. Rækker 2-4 i tabel 1 liste oplysninger om de diskuterede gener

CTNNB1

betweenness og permutation P-værdi på CTNNB1 (catenin beta1, Ensembl ID: ENSP00000344456).. Var 2294 og 0, henholdsvis (se række 2 i tabel 1). CTNNB1 er en del af adherens krydset (AJ) og spiller en væsentlig rolle i Wnt-vejen. Phosphorylering af ERK1 /2 kan reduceres ved nedregulering af β-catenin-ekspression og derved standse cellecyklusprogression [41]. Unormal β-catenin-ekspression er blevet detekteret, med reduceret ekspression inhiberer celleproliferation af esophageal carcinomaceller [42,43]. Den detaljerede mekanisme er ikke klar, og har brug for yderligere forskning. MUC1 (mucin 1) er en transmembrane mucin. Dens afvigende ekspression i esophageal pladecellecarcinom er forbundet med invasion eller metastase [44]. Det er blevet spekuleret, at MUC1 inducerer metastaser i kræft i spiserøret, hvilket tyder på, at MUC1 kan udvikles som et diagnostisk biomarkør og narkotika terapeutisk mål.

LRP6.

betweenness og permutation P-værdi på LRP6 (low density lipoprotein receptor-relateret protein 6, Ensembl ID: ENSP00000261349) var 698 og 0, henholdsvis (se række 3 i tabel 1). LRP6 er en transmembran receptor for Wnt signalvejen og spiller en central rolle i celleproliferation, differentiering og migration i forskellige cancertyper, herunder esophageal cancer. I Het-1A esophageal epitelcellelinje, blev ekspression af LRP6 steg med MSE (mainstream cigaretrøg ekstrakt) stimulation på en måde, der kunne inhiberes af pSSBP2 (enkeltstrenget DNA-bindende protein2) transfektion [45]. Disse resultater indikerer, at LRP6 er et essentielt gen forbundet med esophageal carcinogenese forbundet med cigaretrygning. Axin1 er også en negativ regulator af Wnt-vejen; det interagerer med APC, GSK-3β og β-catenin at fremme GSK-3β-medieret phosphorylering og β-catenin-nedbrydning. LRP6 phosphoryleres af GSK-3β under stimulering af Wnt, hvilket indebærer, at LRP6 har et indirekte forhold til Axin1 [46,47]. Mutationer i Axin1 er forbundet med mange typer af kræft, med en 12% sletning frekvens i medulloblastom og skadelige mutationer i HCC (hepatocellulært carcinom) [48,49]. Sjældne mutationer af Axin1 blev påvist i esophageal SCC, mens der blev observeret reduceret ekspression af Axin i øsofageal pladecellecarcinom [50]. Trods kontroversiel forskning vedrørende Axin1, vi overvejet tanken om, at LRP6 og Axin1 er nye centrale elementer i kræft i spiserøret gennem deres virkninger på Wnt vej [50,51].

ATF2.

betweenness og permutation P-værdi på ATF2 (aktiverende transskriptionsfaktor 2, Ensembl ID: ENSP00000264110) var 428 og 0, henholdsvis (se række 4 i tabel 1). ATF2 hører til leucin-zipper-familien af ​​DNA-bindende proteiner og udfører flere biologiske funktioner. Den ATF2 protein kan phosphoryleres af stress-aktiverede MAPK’er-JNK eller p38 som respons på ekstracellulære belastninger, såsom UV-lys, hypoxi og DNA-beskadigelse [52-54]. Endvidere kan ATF2 phosphoryleres og aktiveres af den RalGDS-Src-P38 pathway og Ras-MEK-ERK [55]. ATF2 fungerer forskelligt i forskellige kræftformer, som et onkogen i melanom og en tumor suppressor i brystkræft [56,57]. Udtrykket af JNK, Ras og deres veje er ændret betydeligt i kræft i spiserøret, men ingen beviser, der forbinder ATF2 til disse signalering kaskader i kræft i spiserøret er rapporteret [58,59]. Vores resultater afslører den ATF2 blev understreget med en signifikant P-værdi, hvilket indebærer, at funktionen af ​​ATF2 er medvirkende til kræft i spiserøret.

Analyse af betydelige kandidat kemikalier

I denne undersøgelse har vi også opnået 24 betydelige kandidat kemikalier til kræft i spiserøret (se S2 tabel). Resten af ​​dette afsnit diskuteres sandsynligheden for nogle af dem er nye kemikalier i forbindelse med kræft i spiserøret. Oplysning om de drøftede kemikalier er opført i rækkerne 5-9 i tabel 1.

Hydrogenperoxid

betweenness og permutation P-værdi af hydrogenperoxid (pubchem ID: CID000000784). Var 353 og 0,046 henholdsvis (se række 5 i tabel 1). Reaktive oxygenarter (ROS) er en type fri radikal indeholdende oxygen og indbefatter hydrogenperoxid (H

2O

2). ROS mægle cellevækst og angiogenese i kræft ved at regulere vækstfaktorer og transkriptionsfaktorer [60-64]. ROS er involveret i tumor initiering og tumor progression af mange cancertyper, herunder melanom, bryst carcinom og fibrosarkom [65-68]. En række tumorcellelinjer og tumorvæv, såsom lungecancer og brystcancer, producerer H

2O

2 [69-71]. H

2O

2-produktion aktiveres af PDGF og EGF, to vækstfaktorer udtrykt af vaskulære glatte muskelceller og A431-cellelinier, henholdsvis [60,61]. H

2O

2 virker som en direkte eller indirekte signal molekyle i regulering af PKC, MAPK, JAK, Ras, NF-kB, c-myc og AP-1, som er tæt korreleret med carcinogenese, herunder kræft i spiserøret [72]. Øget produktion af H

2O

2 kan stimulere aktiviteten af ​​tyrosinphosphorylering, MAP kinase og DNA-syntese på en måde, der kan vendes ved H

2O

2 hæmmere [60,61]. H

2O

2-produktion stimulerer transkriptionen af ​​MMP’er og adhæsionen af ​​cancerceller, som kan inhiberes af katalase (CAT) [73]. Gennem analyse af korrelationen af ​​små molekyler og målgener identificerede vi MMP13, som kan blive stimuleret af H

2O

2 og påvirke kræft i spiserøret celleadhæsion. Endvidere H

2O

2 kan være en kemisk carcinogenese faktor i metal-medieret DNA-skader og genetiske ændringer i normale epitelceller og cancerceller [74]. Cancercelle apoptose kan induceres ved overproduktion af H

2O

2, som induceres direkte eller indirekte af udbredte kliniske lægemidler, såsom paclitaxel og arsentrioxid [75-77]. p53 er et centralt element i DNA skader reparation og celle apoptose. Vi foreslår, at p53 er en vigtig faktor, der virker mellem indflydelse H

2O

2 på normale celler og ned-stream biologiske mekanismer og adfærd.

TRIS.

betweenness og permutation P-værdi på TRIS (pubchem ID: CID000031356) var 177 og 0,001 henholdsvis (se række 6 i tabel 1). Tris (2,3-dibromopropyl) (TRIS) er en flammehæmmer, der anvendes i syntetiske stoffer, især polyestere, samt bomuld, uld og rayon [78]. Der er beviser fra bakterielle systemer, som TRIS er et mutagent faktor [79,80], og der har været udbredt omtale om sin carcinogenicitet hos mus og rotter [81]. Diætetiske forsøg viste, at TRIS kan inducere godartede eller ondartede tumorer i formaven og lunge hos kvindelige og mandlige mus, nyrerne hos hanmus og leveren hos hunmus [82]. Dermal eksponering for TRIS kan inducere skader på huden, formaven, lunge og mundhulen hos hunmus [83]. Dermal eksponering for TRIS i kaniner afslørede en analog fænomen [84]. Langvarig udsættelse for TRIS kan forårsage karcinomer. Selvom TRIS betragtes som kræftfremkaldende, mekanismen i den kræftfremkaldende proces er uklar. Ud over de tumortyper diskuteret ovenfor, foreslår vi, at TRIS er en formodet kræftfremkaldende stof for kræft i spiserøret, der kræver fremtidig forskning at opdage dens mekanisme og validere de kliniske data.

Phenytoin.

betweenness og permutation P-værdi af phenytoin (pubchem ID: CID000001775) var 10 og 0,04, henholdsvis (se række 7 i tabel 1). Phenytoin er et meget anvendt antiepileptisk stof, der blokerer spændingsstyrede Na

+ kanaler (VGSC) (IC50 ~ 10 pM) og K

+ kanaler (HERG) ved IC50 300 uM koncentrationer [85-87]. Spænding-gate kanaler spiller også en væsentlig rolle i udviklingen og potensering af kræft gennem regulering af en bred vifte af cellulære aktiviteter. Phenytoin kan inhibere MDA-MB-231 (en human cellelinie brystkræft) migration og invasion gennem styring af Na

+ -kanaler [88]. I småcellet lungekræft celler, blev endocytose undertrykt af phenytoin [86,89]. Human ether-a-go-go relateret gen 1 (hERG1) kanaler er en type K

+ -kanal, der regulerer cellulær sekretion i forskellige typer af celler og udviser dysfunktion i mange typer af cancer [90-92]. I Barretts øsofagus er hERG1 kanaler afvigende udtryk [93]. Som diskuteret ovenfor, foreslår vi phenytoin kan være en formodet terapeutisk lægemiddel mod kræft i spiserøret, men yderligere undersøgelser er påkrævet. Detaljerne i mekanismen er ikke klart, men gennem en analyse af phenytoin og relaterede gener vi identificeret fremhævede gener CYP2C19, CTSB og p53. Cytochrom P450, familie 2, underfamilie C, polypeptid 19 (CYP2C19) er medlem af cytochrom P450-superfamilien af ​​enzymer, der katalyserer mange biokemiske reaktioner, herunder lægemiddelmetabolisme. Det CYP2C19-regulerede narkotika metaboliske system kan være tæt korreleret med phenytoin behandling af kræft. Endvidere Cathepsin B (CTSB), en lysosomal cystein proteinase, blev aberrerende ændret på esophageal cancer. I Barretts øsofagus og esophageal adenocarcinom patienter 8p23.1 (indeholdende CTSB) ofte forstærkes [94]. CTSB også udtrykkes afvigende i epileptogenese [95]. Således kan CTSB være en roman formodet phenytoin-regulerede mål

Daunomycin

betweenness og permutation P-værdi på daunomycin (pubchem ID: CID000030323).. Var 2 og 0,046 henholdsvis (se række 8 i tabel 1). Daunomycin er et antibiotikum opnået fra Streptomyces peucetius der består af en daunomycinon og en aminosukker (daunosamin). Daunomycin bruges til at behandle visse former for kræft, mest almindeligt specifikke typer af leukæmi [96,97]. Som et antitumor antibiotikum, daunomycin interkalerer DNA og formentlig interfererer med DNA-afhængig RNA-syntese [98,99]. I esophageal cancer behandling, kan daunomycin være et effektivt formodet kemoterapi stof. I vores undersøgelse fandt vi, at P53, ERBB2, CD38 og WT1 har formodede relationer med daunomycin. P53, i centrum af tumorigenese, regulerer nedstrøms gener involveret i transkription, cellecyklusprogression og celleapoptose. Vi spekulerede at daunomycin fungerer som en impact factor i p53 center netværk direkte eller indirekte at hæmme tumor celledeling og fremkalde celle apoptose. CD38 er et hidtil ukendt multifunktionelt ectoenzyme der fungerer i celleadhæsion og signaltransduktion. Vores data viser, at CD38 og dets netværk også målrette faktorer påvirket af daunomycin. I fremtidige studier, har brug for mere fokus gives til p53 og CD38 netværk reguleret af daunomycin.

N-acetyl-D-glucosamin.

betweenness og permutation P-værdi på N- acetyl-d-glucosamin (pubchem ID: CID000082313) var 177 og 0,002 henholdsvis (se række 9 i tabel 1). N-acetyl-D-glucosamin (N-acetylglucosamin eller GlcNAc) er et monosaccharid-derivat af glucose, der deltager i flere biologiske systemer. Det er et centralt element i den bakterielle cellevæg og den ekstracellulære matrix i dyr [100]. I flercellede organismer, O-bundne fastgørelse af GlcNAc regulerer intracellulære proteiner på den posttranslationelle modifikation niveau, der er involveret i mange cellulære funktioner [101,102]. Det blev foreslået, at GlcNAc kan påvirke forgrenet N-glycaner på celleoverfladeproteiner, hvorved dysregulating funktionen af ​​metaboliske systemer i sygdomme, såsom cancere [103]. FOLH1 blev fremhævet af vores interaktion analyse. FOLH1 (folat hydrolase (prostata membran-antigen 1) er en type II transmembrant glycoprotein, der er opreguleret i kræftceller. Selv om der ikke er noget direkte bevis, der viser samspillet mellem FOLH1 og GlcNAc, GIcNAc er en roman modificeret faktor for FOLH1 protein. i fremtidig forskning, deres forhold og involveret i signalvejen mekanisme kræver funktionel validering i dyremodeller.

Analyse af berigede Kegg veje for betydelige kandidatgener

Vi opnåede 164 betydelig kandidat gener og 24 betydende kandidat kemikalier potentielt relateret til kræft i spiserøret patogenese. for at analysere forholdet mellem dem og kræft i spiserøret, vi ansat DAVID (Database til anmærkning, Visualisering og integreret Discovery) [104], en funktionel anmærkning værktøj, der anvendes til at forstå den biologiske betydning bag store lister af gener. DAVID forudsat berigelser for de 164 signifikante kandidatgener baseret på Kegg veje og GO vilkår, som er tilvejebragt som S3 og S4 borde, hhv. Det kan ses fra S3 tabel, at i alt 17 Kegg pathways blev delt af de 164 signifikante kandidatgener. Blandt de fem bedste veje med P-værdier mindre end 0,01, blev fire meget forbundet med kræft i spiserøret. Fig 2 viser disse veje og antal gener blandt de 164 signifikante kandidatgener, deles hver pathway (talsoptælling «).

X-aksen viser pathway ID og navn, mens Y-aksen repræsenterer antal gener, der delte vejen

den mest berigede vej var hsa05200:. veje i kræft med 23 betydende kandidatgener deler denne vej (se figur 2). Den anden var hsa05217: basalcellekræft, med 8 markante kandidatgener (se figur 2). Dette resultat indikerer, at en fælles mekanisme deles af esophageal cancer og andre kræftformer. Den tredje vej var hsa04310: Wnt signaling pathway, med 12 signifikante kandidatgener (se figur 2). Den Wnt vej fungerer som et fælles element i reguleringen af ​​stamceller fornyelse og vedligeholdelse af mange systemer. Forstyrrelse af denne vej er også forbundet med andre kræftformer [105].