PLoS ONE: Protein Interactome af Muscle Invasiv blærekræft

Abstrakt

Muskel invasive blære karcinom er en kompleks, multifaktoriel sygdom forårsaget af forstyrrelser og ændringer af flere molekylære veje, der resulterer i heterogene fænotyper og variabel udfald sygdom. Ved at kombinere denne uensartede viden kan tilbyde indsigt til at dechifrere relevante molekylære processer vedrørende målrettede terapeutiske tilgange styret af molekylære signaturer tillader forbedret fænotype profilering. Formålet med undersøgelsen er at karakterisere muskel invasiv blærecarcinom på molekylært niveau ved at indarbejde videnskabeligt screening og underskrifter litteratur fra omik profilering. Offentlige domæne omik underskrifter sammen med molekylære træk forbundet med muskel invasiv blærekræft blev afledt fra litteraturen minedrift til at give 286 unikke protein-kodende gener. Disse blev integreret i et protein-interaktion netværk til opnåelse af en molekylær funktionel kort over fænotypen. Denne funktion map uddannet på tre nye sygdoms-associerede veje med plausible involvering i blærekræft, nemlig forordning af aktincytoskelettet, neurotrophin signalvejen og Endocytose. Systematiske metoder integration gør det muligt at studere molekylære forbindelse med individuelle træk rapporteret som er forbundet med en klinisk fænotype og kan potentielt bidrage til at forbedre den molekylære mekanistisk beskrivelse af sygdommen

Henvisning:. Bhat A, Heinzel A, Mayer B, Perco P, Mühlberger I, Husi H, et al. (2015) Protein Interactome af Muscle Invasiv blærekræft. PLoS ONE 10 (1): e0116404. doi: 10,1371 /journal.pone.0116404

Academic Redaktør: Francisco X. Real, Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), SPANIEN

Modtaget: 15. maj 2014; Accepteret: 9. december 2014 Udgivet: 8. januar 2015

Copyright: © 2015 Bhat 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: Data er fra den multiple undersøgelse litteratur artikler, hvis forfattere kan kontaktes via PubMed id’er i denne manuskript

Finansiering:. dette arbejde blev støttet af Marie Curie-aktioner – BCMolMed forbindelse med tilskudsaftale nr. FP7-PEOPLE-2012-ITN-EID og Det Europæiske Fællesskabs syvende rammeprogram under tilskudsaftale nr. 306157. Harald Mischak er grundlægger og medejer af mosaiques Diagnostics, som udviklede CE-MS teknologi til klinisk anvendelse. Akshay Bhat er ansat i Mosaiques Diagnostics. Bernd Mayer er managing partner i emergentec biodevelopment GmbH, Østrig. Paul Perco, Andreas Heinzel og Irmgard Mühlberger er medarbejdere i emergentec. Hverken Mosaiques Diagnostics GmbH eller emergentec biodevelopment GmbH var involveret i undersøgelsen design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet. De involverede virksomheder kun ydet finansiel støtte i form af forfatternes lønninger og /eller forskning materialer. De specifikke roller disse forfattere er formuleret i »forfatter bidrag« afsnittet

Konkurrerende interesser:. Forfatterne har erklæret følgende potentiel interessekonflikt: Harald Mischak er grundlægger og medejer af mosaiques Diagnostics, der udviklet CE-MS teknologi til klinisk anvendelse. Akshay. Bhat er ansat i Mosaiques Diagnostics. Bernd Mayer er managing partner i emergentec biodevelopment GmbH, Østrig. Paul Perco, Andreas Heinzel og Irmgard Mühlberger er medarbejdere i emergentec. Disse spørgsmål ændrer ikke forfatternes tilslutning til alle PLoS ONE politikker om datadeling og materialer.

Introduktion

Blærekræft (BC) præsenterer med et skøn over 72,570 nye tilfælde diagnosticeres og 15.210 dødsfald hele det Forenede [1] stater i 2013, klart viser et behov for forbedret diagnostik og terapi. Blærekræft er den niende hyppigste malignitet med et omtrentligt forhold på 5: 1 i forhold til ikke-muskel invasive versus muskel invasive fænotyper [2]. Større confoundere er rygning og andre erhvervsmæssige eksponeringer sammen med genetiske dispositioner, såsom f.eks N-acetyltransferase 1 (Nat1), N-acetyltransferase 2 (NAT2) og glutathion-S-transferase μ1 (GSTM1) polymorfier [3]. Selvom variabel for patienter blærekræft, første symptomer omfatter hæmaturi og lændesmerter, ofte repræsenteret under avancerede kræft stadier forårsaget af ureteric forhindringer på grund invasion af blæren muskulære væg eller ureter, sammen med tilbagevendende urinvejsinfektioner [4, 5]. Tyder på, at malign transformation af blæren er multifaktoriel og en mangfoldighed af gener er involveret i udviklingen af ​​muskel invasiv eller ikke-invasiv muskel fænotype [6, 7]. Den største histologiske type er overgangs- cellecarcinom forekommer hos ca. 90% af diagnosticerede blæretumorer (hvor resten er hovedsagelig pladecellecarcinomer og adenocarcinomer), med kategorier af ikke-invasiv papil (Ta) eller flad (Tis), subepiteliale invasive (T1 ), muskel invasive (T2-T4) og metastatisk (N +, M +) sygdomme, alle forskellige i biologi, progression egenskaber og dermed kliniske behandling. Flertal af tilfældene er ikke-muskel invasive (Tis, Ta, T1) og 10-15% er muskel-invasive tumorer (T2-T4), hvor sidstnævnte er forbundet med hurtige recidiv og dårligere prognose baseret på fremskridt i retning metastaser formation.

Cystoskopi er den gyldne standard med en rapporteret sensitivitet og specificitet i intervallet 62-84% og 43-98% henholdsvis [8]. På grund af den invasive karakter af proceduren, men også til at tilføje nøjagtighed i påvisning, er biomarkører vurderet i blod eller urin betragtes som fordelagtig for støtte til klinisk vurdering [9]. Dette er også relevant for sygdommen prognose som biomarkører målt på DNA, RNA og /eller protein niveauer giver potentiale til at vælge bedst overvågningsforanstaltninger og behandlingsregimer for specifikke befolkningsgrupper om at standse udviklingen af ​​muskel invasiv sygdom [10] patient. Behandling af papillær og ikke-muskel invasiv høj kvalitet carcinom involverer endoskopisk transuretral resektion af synlige tumorer efterfulgt af adjuverende behandling med intravesikal instillation terapi (Mitomycin /Epirubicin eller Bacillus Calmette-Guerin (BCG)) afhængigt af den anslåede risiko for progression. Uanset aggressiv behandling og energisk opfølgning, 70% af disse tumorer opstår igen, og 25% af høj kvalitet ikke-muskel invasive kræftformer fremskridt i invasive fænotyper [2, 11].

Sammenligningen af ​​den genetiske karakteristika af muskel-invasive og ikke-invasive tumorer afslørede, at ikke-invasive tumorer overudtrykker HRAS og FGFR3 eller producere yderst aktiverede former af disse proteiner. Som følge heraf er de Ras /MAPK veje er opreguleret i ikke-invasive tumorer [12]. Muskel-invasiv BC er forbundet med ændringer af p53, retinoblastoma protein (RB1) og tumorsuppressorer styrer cellecyklus processer, foruden forhøjede udtryk i epidermal vækstfaktor receptor (EGFR), human epidermal vækstfaktor receptor 2 (HER2 /ErbB2), matrix metallopeptidasen 2 (MMP2) og MMP9 og sletninger i p16INK4a og P15Ink4b [3].

High-throughput eksperimentelle platformsteknologier spænder fra genomisk sekventering til proteomisk og metabolomiske profilering bliver nu brugt til molekylær karakterisering af kliniske fænotyper [ ,,,0],13-19]. En række datasæt er blevet tilgængelige, f.eks i Array Express /Gene Expression Omnibus (GEO) for transcriptomics, Human Proteinpedia for proteomics, eller i store data konsolidering platforme såsom GeneCards [20]. Med hensyn sygdomsspecifikke omik data til, værdifulde generelle kilder i onkologi omfatter TCGA (https://cancergenome.nih.gov/), Oncomine [21], og OMIM [22]. Selvom omik profilering har givet et væld af data, tekniske grænser involverer ufuldstændige enkelte molekylære kataloger sammen med den statiske repræsentation af cellulære aktivitet begrænser indsigt på molekylære processer og deres interaktion dynamik [23-25]. På trods af disse udfordringer, omik-baserede profilering har betydeligt fremskreden blærekræft forskning, der giver grundlag for en integrativ analyse tilgang afgrænse et mere samlet overblik over molekylære processer og veje, der karakteriserer variationer af muskel-invasiv urothelial karcinom [12].

på effektor niveau, proteiner interagerer og co-operativt danne specifikke molekylære processer og veje. Intermolekylære interaktioner omfatter forskellige typer bliver repræsenteret netværk (grafer) med molekylære funktioner betegnet som knudepunkter (knudepunkter) sammen med deres interaktioner (kanter). Et stort antal biologiske pathway ressourcer er blevet tilgængelig, herunder Kegg [26], PANTHER [27], REACTOME [28] og Amigo [29] beskrevet i PathGuide (https://www.pathguide.org/), alle viser godt -defined menneskelige molekylære metaboliske og signalveje sammen med sygdomsspecifikke veje (f.eks veje i kræft). Molekylære funktioner bliver identificeret som forbundet med blærekræft kan fortolkes på niveauet for disse veje, hvilket bidrager til en funktionel fortolkning af molekylære indslag apparater karakteriserer fænotype.

For at tilføje til vores forståelse af muskel-invasiv blærecarcinom ( MIBC), vi udledt en fænotype-specifik netværksmodel (interactome) ved at integrere omik underskrifter kendetegner MIBC, rapporteret i den videnskabelige litteratur og databaser. Vores procedure indarbejdet videnskabelig screening og underskrifter fra omik litteratur profilering, hvilket resulterer i 1.054 protein-kodende gener er forbundet med MIBC, yderligere at konsolidere til 286 gener på interactome niveau. Resultaterne display følger et system-niveau model for molekylær fænotypebestemmelse for blærekræft muskel invasion, præsenteret som flere berørte veje.

Materialer og metoder

Datakilder til karakterisering blærekræft patofysiologi

for at konsolidere molekylære træk forbundet med muskel invasiv blærekræft, NCBI PubMed, Web of Science, Google Scholar og omik opbevaringssteder Gene Expression Omnibus (GEO) [30] og ArrayExpress [31] blev forespurgt. Nøgleordene for litteratursøgningen inkluderet “blære ELLER urotelial ELLER overgangsordning celle” OG “neoplasma ELLER tumor eller carcinoma” OG “muskel” OG “invas * ELLER aggress * ELLER fremskridt * ELLER betændelse” (Database version af april 2014). Ved byggeriet denne søgning fokuseret specifikt på muskel invasiv blære neoplasma. Til ekstraktion proteinkodende gener associeret med disse publikationer gen-2-PubMed som leveret af NCBI blev anvendt [32]. Listen over publikationer er relevante for blærekræft muskel invasion blev isoleret fra den komplette liste af papirer indekseret i PubMed sammen med de tilknyttede gen-id’er (ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/gene/DATA/gene2pubmed.gz) . Profileringsværktøjer eksperimenter blev yderligere screenet for tilstrækkelighed i prøvestørrelse (mindst 50 prøver indeholdt i studie design), størrelsen af ​​differential overflod ( 2-fold ændring) og de specifikke fænotypiske forhold; T1, T2

a /b, T3

a /b, T4

a /b (fig. 1 og 2). Desuden blev kun papirer, hvori de søgeord “molekylære” og “biomarkør” bevares for at udlede den litteratur, minerede MIBC molekyler og veje.

PubMed, Google Scholar og Web of Science litteratur analyse og omik datakilde screening med fokus på transcriptomics. Fra 4263 abstracts screenede 3979 artikler blev udelukket ikke specifikt fokus på muskel-invasiv blærekræft fænotype (trin T2-T4). 188 studier ud af 285 artikler blev kasseret, da disse ikke opfyldte krævede forsøgsdesign og 2-gange ændring i størrelsen af ​​forskellen overflod af identificerede funktioner. Denne begrænsning resulterede i 1.279 protein-kodende gener og blev yderligere anvendt i systemer baseret analyse for MIBC.

A. Overflødige funktioner blev kasseret fra 1279 protein kodning gener resulterer i 1054 unikke features.The overlap mellem de enkelte omik undersøgelser og litteratur blev beregnet. B. 1054 protein kodning gener blev yderligere reduceret til 592 ved at kassere enzymer knyttet til metabolitter samt miRNA målrettede gen symboler, yderligere medtaget for at udlede den inducerede MIBC delgraf hviler på BioGRID, intakt og Reactome protein interaktion information.

interaktion data og induceret delgraf

protein interaktion oplysninger blev opnået ved at forespørge intakt [33], BioGRID [34], og Reactome [28] fører til i alt 233,794 interaktioner dækker 13,907 protein-kodende gener i det menneskelige interactome (Databaser i version af april 2014). Kortlægning af MIBC tilknyttede molekylære funktioner på denne konsoliderede interaktion netværk [13], forudsat en MIBC-specifik induceret delgraf. MIBC forbundet funktioner, der ikke er forbundet til mindst en anden sådan funktion blev set bort fra yderligere analyse.

Funktionel analyse

Cytoscape plug-ins ClueGO og CluePedia blev brugt til at identificere veje, der er ved at blive overrepræsenteret i sættet af funktioner placeret i den inducerede delgraf [35, 36]. Kegg pathway vilkår tjente som clustering kriteriet ved anvendelse af en tosidet hypergeometry test efterfulgt af Bonferroni-metode (signifikansniveau på 0,05) til identifikation påvirket betydeligt veje. Generel smitteveje (såsom veje i kræft, miRNA i kræft, blærekræft etc.) blev kasseret for at opnå et sæt generiske pathway vilkår [13].

Protein kodning gen valg baseret på litteratur minedrift

fra sæt MIBC-associeret protein-kodende gener, blev hvert gen symbol evalueret for at være medlem af MIBC pathway sæt. Beviserne af identificerede veje og udtrukne gener involveret i MIBC blev vurderet baseret på niveauet af anmærkning dybde, defineret som antallet af individuelle undersøgelser identificerer sådanne protein-kodende gener som er involveret i MIBC. Konkret blev sådanne beviser stammer fra metadata til rådighed i PubMed. Gene-2-PubMed blev brugt til at forbinde molekylerne indeholdt i den inducerede delgraf til publikationer er relevante for blærekræft muskel invasion. Kvaliteten af ​​publikationer er opnået for hvert molekyle blev vurderet baseret på manuel gennemgang. Kun papirer, hvor en direkte forbindelse af molekylet til blærekræft muskel invasion blev bevist blev bibeholdt. For hele pathway sættet, idet forholdet mellem antallet af molekyler bundet til mindst én urinblære neoplasma publikation og antallet af funktioner i reaktionsvejen blev beregnet og anvendt til vurdering af relevans. For individuelle protein-kodende gener er identificeret i litteraturen antallet af forbundne urinblære neoplasme publikationer blev brugt som relevans ranking kriterium.

Resultater

Data Mining

Udvinding af publicerede artikler og omics opbevaringssteder førte til en samling af 285 referencer efter manuel screening (fig. 1). Denne screening blev udført for at kassere gentagelser af undersøgelser, hentet fra de forskellige repositories samt genstande ikke eksplicit fokus på muskel-invasiv blærecarcinom. Alle molekylære funktioner blev omdannet til deres officielle gen symbol ved hjælp af UniProt ID Mapping tjeneste [37]. Den resulterende sæt af referencer gav i alt 1.279 proteiner, hvoraf 1.054 var unikke proteinkodende gener associeret med MIBC (S1 tabel). For at indsamle specifikt proteiner involveret i MIBC, vi yderligere screenet disse 285 artikler med de søgeord ( “molekylære og biomarkør”) for at hente 122 proteiner, der havde et tag “biomarkør” nævnt i disse artikler (S2 tabel). Denne begrænsning hjulpet i kassere generelle artikler, der indeholder gen symboler, der ikke var forbundet til musklen-invasive fænotype. Det samme sæt af 285 artikler blev anvendt til at indsamle alle veje tilsluttet blærecarcinom. Således til 11 veje rapporteret i litteraturen være forbundet med blærekræft blev opnået (S3 tabel).

Det største antal træk forbundet med MIBC skyldtes transcriptomics med i alt 716 gen symboler. Metabolitter blev kortlagt til proteinkodende gener under anvendelse Human metabolomet Database (HMDB) [38] og billede 329 gen symboler. De miRNA fra transcriptomics undersøgelser blev kortlagt til deres respektive gen-mål bruge tjenesten fra miRBase [39, 40]. Endvidere DNA-methylering undersøgelser billede 77 gen symboler henholdsvis. DNA-mutation studier rapporteret 35 gen symboler. Videnskabelig litteratur analyse forudsat 178 protein-kodende gener, hvoraf 122 blev yderligere kommenterede som indikatorer for muskel-invasiv blærekræft. De detaljerede oplysninger om alle differentielt udtrykte molekylære funktioner er tilgængelige i S2 og S4-S8 Tables.

datakilde Overlap

Med hensyn til funktionen indstillet overlap, 52 gen symboler blev identificeret i både, litteratur minedrift og individuelle omik signaturer (S1 tabel). Af de 1.054 unikke gen symboler, 716 protein-kodende gener var fra transcriptomics studier, 13 af disse blev fundet på DNA-methylering niveau, 13 på DNA-mutation niveau, og 19 på metabolomet niveau (fig. 2a). Denne relativt svag overlap på de enkelte funktioner, dog er en hyppig fund i cross-omik data konsolidering, dels stammer fra begrænsninger anvendte metoder og forskellige prøvematricer undersøgte i hvert enkelt tilfælde [41, 42].

induceret delgraf

for at øge bevismateriale vedrørende foreningen af ​​molekylære funktioner med MIBC vi inkluderet protein-interaktion information som et filter mekanisme, dvs. kombinere beviser fra statistisk analyse med biologiske (interaktion) data. Til denne analyse blev den molekylære feature sæt reduceret fra 1.054 unikke protein kodning gener til 592 gen symboler. Reduktionen i listen protein skyldes primært, fordi protein kodning gener indirekte henvist fra metabolomics og miRNA profilering ikke blev indarbejdet i vejen analyse på grund af lav beviser, der forbinder til respektive mål og enzymer. Yderligere idet der ses bort funktioner, der ikke viser interaktioner til andre medlemmer af MIBC sæt resulteret i 286 protein-kodende gener, der er repræsenteret på musklen invasive blærekræft-specifik delgraf. Listen over de første 1.054 proteiner, de 592 proteiner ser bort metabolomics data og miRNA-skærme, og listen af ​​286 proteiner, der danner protein-protein interaktioner i MIBC delgraf er tilgængelig i S9 tabel. Dette sæt af protein-kodende gener med stærke beviser vedrørende samarbejde med MIBC og holde interaktioner til andre sådanne funktioner indgik i sti analyse (fig. 2b).

Pathway berigelse

Kegg vej berigelse analyse af MIBC molekylære funktionssæt repræsenteret i inducerede delgraf udnytte ClueGO og CluePedia resulterede i 15 molekylære veje bliver væsentligt påvirket i forbindelse med musklen invasive blærecarcinom (fig. 3, S3 tabel). I detaljer, blev 11 af disse veje tidligere identificeret i litteraturen, i tillæg til 4 formodentlig nye veje, der førte fra den interactome analysen.

Nodes i appelsin betegne veje identificeret som relevant i både litteratur og berigelse analyse, knuder i blå skildrer veje for relevans i henhold til berigelse analyse. Node størrelse skalerer med antallet af gen symboler kodet i hver sti sigt.

Netværket i fig. 3 repræsenterer hver vej som individuel node, mens kanterne mellem veje betegne en tilnærmelse af biologisk samspil mellem veje baseret på tværs af vej-funktion overlap. Denne vej kort tillod vurdering af den funktionelle sammenhæng med de 122 litteratur-minerede protein kandidater i forbindelse med MIBC.

Fig. 3 beskriver pathway vilkår beriget ved hjælp af MIBC-specifikke induceret delgraf. Kategorisere pathway vilkår i kendte og nye veje i henhold til litteraturen, vi opnåede 11 veje, der blev rapporteret i litteraturen, nemlig Focal vedhæftning bestående af 40 protein kodende gener, MAPK signalvejen med 26, ECM-receptor-interaktion og celle cyklus med 17 funktioner hver, p53 med 16, Tight vejkryds og Adherens krydset med 15 funktioner hver, leukocyt transendothelial migration med 12, VEGF signalvejen med 11, og Gap junction indeholder 10 protein-kodende gener (se S3 tabel). Romanen sæt veje, der blev beriget med analysen 4 pathway vilkår, hvoraf 3 veje blev hviler på signifikant association med muskel-invasiv blærekræft fænotype, nemlig forordning af aktincytoskelettet holder 18 protein kodende gener, endocytose med 16 og neurotrophin signalering med 13 (tabel 1). Den højeste overlap i gen symboler blev fundet mellem regulering af aktincytoskelettet vej og serotonerge synapser indeholder araf, HRAS, RAF1 og MAPK1, neurotrophin signalvejen og regulering af aktincytoskelettet vej, indeholdende MAPK1, RAF1 og HRAS. Overlappet af gen symboler mellem endocytose og regulering af aktincytoskelettet vej var FGFR3, EGFR og HRAS, mens de mellem neurotrophin signalvejen og serotonerge synapser var HRAS, RAF1 og MAPK1. Den mindste overlapning af gen symboler mellem veje blev set for neurotrophin signalvejen og endocytose, deler kun HRAS. Efterfølgende var der ingen protein-kodende gen overlapper for endocytose og serotonerge synapser.

Vi udførte en ekstra vej berigelse analyse, der involverede en alternativ sæt af gen symboler. Fra det fulde sæt af protein-kodende gener (707 molekyler ekskl metabolit og miRNA Formidlingsarbejdet gen symboler), vi begrænset til medlemmer være til stede i mere end én undersøgelse type (fx ERBB2 blev fundet i proteomics, mRNA og litteratur minedrift). Denne begrænsning resulterede i 72 gen symboler, igen sendt til pathway berigelse analyse. Fig. 4 detaljer pathway vilkår beriget ved hjælp af denne reduceret sæt af protein kodning gener. Syv pathway vilkår blev beriget i denne analyse. Kategorisering disse pathway vilkår i kendt fra litteratur og nye veje, blev der rapporteret 5 pathway vilkår i litteratur og 2 veje var nye fund. De 5 tidligere kendte pathway vilkår inkluderet Focal adhæsion, Celle cyklus, og p53 signalvej, ECM-receptor-interaktion, og ErbB signalering (S10 tabel). Med hensyn til de 2 nye veje, der blev beriget af denne analyse, at pathway vilkår var T-celle receptor-signalvejen og GnRH-signalering. Tabel 2 beskriver alle veje med deres overlappende gen symboler, der blev hentet fra denne analyse. Med hensyn veje med litteratur beviser berigelsen hviler på de 72 gen symboler havde en fuld overlapning med de 15 pathway vilkår hentes ved hjælp af den inducerede delgraf MIBC funktioner. De 2 veje ikke udviser en overlapning var de hidtil ukendte veje hviler på det andet gen indstillet nemlig T-cellereceptor signalering og GnRH signalering (fig. 4, S3 og S10 tabellerne).

Nodes i orange betegner veje identificeret som relevant i både litteratur og berigelse analyse; knuder i blåt skildrer veje for relevans i henhold til berigelse analyse. Størrelsen af ​​hver node størrelsesskalaer med antallet af gen symboler kodet i hver sti sigt.

Diskussion

Forståelse af molekylære patofysiologi af muskel-invasiv blærecarcinom og afslørende netværket af involverede veje i muskel invasion kunne føre til målrettet terapi. Desuden behandle specifikke dys-regulerede veje knyttet til progressiv sygdom giver løfte om at støtte en forbedret, biomarkør-vurdering efterfulgt af lagdelte klinisk intervention [2] risiko. High throughput screening platforme har givet et væld af oplysninger i beskrivelsen af ​​molekylære status afspejler en klinisk fænotype, herunder blære karcinom [43, 44]. Eksperimenter baseret på ekspression profilering ved anvendelse microarrays og fraktioneringsteknikker koblet til massespektrometri under anvendelse af væv og urin som prøve-matrix har støttet molekylær pathway-baserede opdagelse i blæremusklen invasive neoplasmer [12, 45]. Den foreliggende undersøgelse har til formål at karakterisere muskel invasive blærecarcinom ved inkorporering videnskabelig screening litteratur og signaturer fra omik profilering yderligere bundet i et samspil sammenhæng, hvilket resulterer i et sæt af 286 proteinkodende gener. En sådan analyse på niveauet af netværk og veje blev valgt med forventning om, at miscellaneously fundet fænotypiske træk konsolidere på en sti niveau, under forudsætning af, at de funktionelt hænger sammen og kollektivt påvirke sygdommen fænotype.

High-throughput DNA sekventering kan give fejlagtige oplysninger [46]. MS baserede proteomics eksperimenter genererer enorme datasæt, der skal vurderes nøje [47].

Biologiske pathway databaser spiller en væsentlig rolle i udfyldelse protein-kodende gener som følge af højt gennemløb profilering tilgange. Der er cirka 547 pathway database ressourcer til rådighed som anført i PathGuide (https://www.pathguide.org/). Omend der er flere godt Kurateret og pålidelige vej database ressourcer som også beskrevet af vores gruppe [48], er der taget en betydelig indsats for at udvide biologisk vej dækning ud over en enkelt vej datakilde. Dette er ofte udføres ved at integrere forskellige kilder for at opbygge høj kvalitet integrative pathway modeller uden at ofre datakvalitet. Imidlertid har biologisk dataintegration fra heterogene kilder været udfordrende som følge af variabiliteten i syntaktiske og semantiske niveau. Syntaktisk variabilitet skyldes heterogenitet molekylær funktion og pathway dataformater, repræsentation skemaer og genfinding metoder. Semantisk variabilitet skyldes inkompatible pathway navne, signalering event repræsentationer og molekylære identifikatorer. For eksempel kan forskellige pathway databaser vælger at give oplysninger om post-oversættelse modifikationer, interagerende proteiner inden for en kompleks, eller cellulære placering. Derfor alle disse begrænsninger har hæmmet væksten af ​​høj kvalitet integrative pathway modeller [49-51].

Et andet spørgsmål, der opstår, når der sigtes for at integrere data fra forskellige omik platforme er, at der kan opnås modstridende resultater. For eksempel i nogle muskelgrupper invasive tumorer vist i [52], transcriptomics analyse vist, at mRNA-niveauet af EGFR opreguleres, hvorimod proteomanalyse ikke viste differentiel ekspression på proteinniveauet. En forklaring på en sådan uoverensstemmelse kan være translationel regulering.

I Kegg, biologisk vej kategorisering er i øjeblikket tilgængelig for flere humane vigtige cellulære processer [13]. Kortlægning MIBC-specifikke funktioner (korrigeret på niveauet af den inducerede delgraf udnytte protein interaktion information) til Kegg og udføre berigelse analyse forudsat i alt 15 baner (4 roman og 11 citeret i publicerede studier). 68 af 122 litteratur-minerede protein kandidater af relevans i muskel-invasiv blærekræft blev identificeret som medlemmer af de identificerede veje. Dette gjorde det muligt at foretage omfattende rang veje tillader udvaelgelse af vilkår individuelt diskuteret i den konkrete sammenhæng MIBC.

Vi fokuserede på at udvide vores viden om muskler invasive urotelial neoplasme påvirket på det molekylære niveau ved omfattende kortlægning tilgængelige molekylære datasæt til veje til at opbygge en interactome netværk udnytter offentlige domæne datakilder. Ved at differentiere de veje baseret på tidligere beskrevne veje og nye dem opnåede vi 11 moduler, der var kendt i forbindelse med blærekræft muskel-invasion og 4 nye veje. I forhold til de tidligere kendte urotelial blæremusklen-invasiv carcinoma veje, vores analyse hentet veje såsom MAPK-signalvejen, ErbB signalvejen, celle-cyklus veje og VEGF-signalvejen, dermed bekræfter systemer-niveau fremgangsmåde for særlig fænotype [3 , 12, 53, 54].

på den anden side, de interactome resultater hentet også betydelige veje bestående af signalveje, cytoskeleton remodeling veje og neuromuskulære junctions. Tre molekylære veje var meget signifikant fra analysen, nemlig regulering af aktincytoskelettet, neurotrophin signalvejen og endocytose.

neurotrophiner er en klasse af nært beslægtede proteiner, der styrer funktionen, overlevelse og udvikling af neuroner og har potentiale at aktivere tropomyosin-relaterede kinase (Trk) familie af receptorer og nedregulere tumornekrosefaktor superfamilien (p75NTR), hvorigennem PI3K /Akt, Ras /Raf /MAP-kinase, NF-kappa B og Jun-kinase signalveje udløses. Trk-receptorer med neurotrophin ligander er blevet identificeret som initiering tumor progression, og signalvejen neurotrophiner-Trk er blevet rapporteret som et mål for terapeutisk intervention i hormon-refraktær prostatakræft (HRPC) og i menneskelige astrocytomer, og potentielt kan spille en rolle i urotelial carcinom [55-58]. Endocytisk veje repræsenterer flere afvigelser i menneskelige neoplasmer ved at være stramt og tovejs tilsluttet signalveje, som kunne tyde maligne transformationer af tumorer. En af dens regulatorer, DAB2, er også blevet rapporteret at være fremtrædende i fremskredne stadier af urothelial cancere, hvor en reduceret ekspression af molekylet kunne observeres i metastatiske stadier, og er blevet forbundet med høje sandsynligheder for tilbagefald og blærecarcinom dødelighed [59 -61]. Deregulering af actin bundet proteiner, nemlig p38p, ATF3 og Rho-familien af ​​små GTPaser, som er involveret i cytoskelet remodeling, forårsager aberrerende cellemotilitet, der fører til muskel-invasive og metastatiske fænotyper i cancer [62-65]. Vores analyse fremhæver den rolle, som cytoskeletal remodeling vej, der indeholder integriner, cadheriner og adhæsionsproteiner. De respektive molekylære veje omtalt ovenfor åbne nye muligheder for yderligere undersøgelse af urothelial muskel-invasiv carcinom. Et beriget vej, som ikke viser nogen direkte relation til blærekræft var serotonerg synapse, der indeholdt 12 proteinmolekyler (S3 tabel).

De bioinformatik nærmer rapporteret her involveret integrere tilgængelige offentlige domæne datasæt i forbindelse med blære muskel- invasiv carcinom på et samspil netværk, og yderligere kortlægning dem til biologiske pathway kilder til at afsløre 15 veje som påvirkes i progressiv sygdom. Elleve fra disse veje blev diskuteret tidligere i forbindelse med MIBC. Det skal tages i betragtning, at mens du bruger sådanne beregningsmæssige teknikker til at integrere molekylære signaturer fra forskellige ressourcer, skal overvejes visse tekniske spørgsmål vedrørende brugen af ​​passende global identifikator. en.