PLoS ONE: miRNA Hvilke Target CD3 Underenheder Kunne være potentielle Biomarkører for Cancers

Abstrakt

Baggrund

T-celler spiller en vigtig rolle i immunresponset og aktiveres i respons til præsentationen af antigener bundet til store histokompatibilitetskompleks (MHC) molekyler, der deltager med T-celle-receptor (TCR). T-celle-receptor-komplekser også indeholde fire CD3 (differentieringsklynge- 3) underenheder. TCR-CD3-komplekset er afgørende for T-celleudvikling og spiller en vigtig rolle i at intervenere events cellegenkendelse. Da microRNA (miRNA) er meget stabile i blodserum, hvoraf nogle kan målrette CD3-molekyler, kan de tjene som gode biomarkører for tidlig detektion af kræft. Formålet med denne undersøgelse var at se, om der er en sammenhæng mellem kræft og mængden af ​​miRNA -targeted CD3-molekyler.

Metoder

Bioinformatik værktøjer blev brugt til at forudsige miRNA mål for disse gener. Efterfølgende blev disse stærkt konserverede miRNA evalueret for at se, om de er impliceret i forskellige former for kræft. Følgelig blev humane sygdomstilstande databaser anvendes. Ifølge den nyeste forskning, denne undersøgelse forsøgt at undersøge den mulige ned- eller opregulering af miRNA kræftpatienter.

Resultater

Vi identificerede miRNA, der er målrettet gener producerer CD3 subunit-molekyler. De mest konserverede miRNA blev identificeret for CD3G genet, mens CD247 og CD3EAP gener havde den mindste antal, og der var ingen bevaret miRNA forbundet med CD3D genet. Nogle af disse miRNA viste sig at være ansvarlige for forskellige kræftformer, efter et bestemt mønster.

Konklusioner

Det er meget sandsynligt, at miRNA påvirker CD3 molekyler svække immunsystemet, genkende og ødelægge cancer tumor; derfor kan de bruges som egnede biomarkører skelne kræft i de meget tidlige stadier af dets udvikling

Henvisning:. Asghari Alashti F, Minuchehr Z (2013) miRNA Hvilke Target CD3 Underenheder Kunne være potentielle Biomarkører for kræft. PLoS ONE 8 (11): e78790. doi: 10,1371 /journal.pone.0078790

Redaktør: Szabolcs Semsey, Niels Bohr Instituttet, Danmark |

Modtaget: 31. maj 2013; Accepteret: September 24, 2013; Udgivet: 11. november 2013 |

Copyright: © 2013 Asghari Alashti, Minuchehr. 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 National Institute of Genetic Engineering og Bioteknologi Tehran, Iran (Grant nummer 303 og 346). 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

Mere end 30% af det humane genom er kontrolleret af miRNA, regulering vigtige biologiske processer [1]. Disse korte ikke-kodning RNA (21-23 nukleotider lang) anses for at være forbundet med de fleste kræftformer [2], og har derfor tiltrukket sig opmærksomhed fra mange forskere. miRNA er bundet til de tre prime uoversatte regioner (3’UTR) af target messenger RNA’er (mRNA’er), før de kan oversættes til særlige proteiner ved at gøre gener fra og til [3], [4]. De har nøgleroller i masser af cellulære processer såsom celledeling [4], celledeling [5], apoptose [6], differentiering, selvfornyelse [7], stress respons og kræft [5]. Nedregulering af nogle miRNA (f.eks MIR-34), som er et resultat af reduceret ekspression, fører til en stigning i celler i visse typer af cancere [8]. Ekspressionen af ​​størstedelen af ​​miRNA reduceres i humane cancere ([9], [10], [11]), hvilket er i modsætning til de overxpression visse miRNA fører til progression af tumorigenese [11]. Derfor kan miRNA fungere som både tumor undertrykkere eller onkogener, og deres udtryk kan give en prædiktiv diagnostisk værdi [11]. miRNA også spille en vigtig rolle i udviklingen af ​​immunsystemet, hvor deres korrekt ekspression kan føre til avanceret vækst, der kan ellers føre til en afbrydelse af immunitet [12].

Der er stærke beviser, der har bekræftet effektiviteten af ​​miRNA i immunsystemet. Følgelig kan miRNA påvirke udviklingen af ​​B-celler [13] og T-celler. De kan også øge monocyt- og neutrofilniveauer, og er selv ansvarlig for antistof skift og frigivelsen af ​​inflammatoriske mediatorer, der frigives af immunceller på tidspunkter, hvor skadelige agenser invadere kroppen [14]. miRNA er stabile og konsistente i individer af samme art og kan anvendes som potentielle biomarkører for anerkendelse af forskellige cancere og andre sygdomme [15], [16]. miRNA signaturer i blodet er ens hos mænd og kvinder i forskellige aldre [17]. Nogle resultater tyder på, at de kan blive accepteret som egnede biomarkører, for eksempel, blev miR-29a og miR-92 plasmaniveauer sig at være anderledes i kontrol og tarmkræft [18]. Faktisk kunne en forøgelse i niveauerne af MIR-21, MIR-92 og MIR-93 betragtes som en klinisk biomarkør for ovariecancer [19].

Da thymus er hovedorgan ansvarlig for T-celle modning [20], som fortsætter med at vokse mellem fødsel og pubertet, og at thymus aktivitet (T-celle output) er den mest aktive før puberteten og undergår atrofi i aldring, uundgåeligt svækker immunreaktionen [21]; Det kan således udledes, at der er en positiv sammenhæng mellem kræft og alder [22]. Derfor ville det ikke være meget overraskende at tænke på immunsystemet som nøgle til cancerterapi.

Immunsystemet kan genkende og udelade tumorer, der udtrykker antigener, som ikke blev observeret i normale celler. Så sådanne antigener betragtes som fremmed af immunsystemet, som i sidste ende angriber og ødelægger dem [23] ved hjælp dræber T-celler, og lejlighedsvis med støtte fra hjælper T-celler [24]. Disse antigener kan fungere som virale former ved at virke på MHC klasse I-molekyler; killer T-celler genkender tumorer som nonstandard celler [25]. Naturlige dræberceller er en anden type leukocyt der angriber tumorceller og celler inficeret med virus. De dræber celler ved anvendelse af lavere niveauer af MHC klasse I molekyler persent på deres overflade i sammenligning med normale celler [26]. T-cellereceptoren eller TCR, som er et molekyle, som findes på overfladen af ​​T-cellerne, kan hjælpe med at genkende antigener bundet til MHC [27].

TCR-heterodimer er ansvarlig for ligandgenkendelse. Når den samles med fire invariante proteiner (CD3-gamma, -delta, -epsilon og -zeta), det har en karakteristisk sekvens-motiv forbundet med immunoreceptor tyrosin-baserede aktivering motiver (ITAM’erne), som er vigtige for signaltransduktion i immunceller . Den TCR_CD3 kompliceret samspil spiller en vigtig rolle i at intervenere begivenheder celle anerkendelse [28]

Den centrale rolle miRNA i immunsystemet har været impliceret af forskere.; for eksempel MIR-150 påvirker nogle mRNA’er der er vigtige for udvikling af præ- og pro-B-celler. Så hver ændring i disse miRNA kan hindre udviklingen af ​​immunsystemet [29] [14].

miRNA target mRNA’er ved specifikke sider for at forårsage translationel undertrykkelse og inhibere translation eller inducere spaltning af massage [30]. Der er nogle microRNA målgen databaser såsom starbase [31], miRwalk [32], Targetscan [32] etc., der hjælper med at finde den bedste miRNA målgenet.

I overensstemmelse med stabiliteten af ​​miRNA i serum og betydningen af ​​den rolle, CD3 molekyler i erkendelse af antigener, denne undersøgelse forsøgt at fokusere på de miRNA, der er målrettet CD3 proteiner, som kan i sidste ende anvendes som rimelige biomarkører i afsløring af kræft.

Metoder

der er fire CD3 underenheder, herunder CD3-gamma, CD3-delta, CD3-epsilon og CD3-Zeta, der binder til TCR, hvilket fører til dannelsen af ​​TCR.CD3 komplekset, som spiller en vigtig rolle i T-celle-receptor funktion og celle udvikling T [33]. For at anerkende de gener, der producerer disse underenheder, den Ensembl genom database release 70 opdateret – januar 2013 (https://asia.ensembl.org/Homo_sapiens/Info/Index/) blev anvendt [34]. I denne database navn og ID af gener, som kodede for molekyler i mennesker, blev afledt. Brug af TargestScan menneskelige database release 6.2 (https://www.targetscan.org/(updated-juni 2012)) [35], og vælge bredt bevaret, bevaret og dårligt bevaret microRNA familie muligheder, vi opnåede miRNA, der var i stand til at målrette disse gener. Det er værd at nævne, at denne undersøgelse kun considerd resultaterne af konserverede microRNA familier, men ingen andre gener.

Efterfølgende har hver miRNA af den konserverede microRNA familien blevet undersøgt separat. For at finde ud af i hvilken type kræft, disse miRNA spiller en vigtig rolle, vi brugte Human miRNA Sygdom Database (HMDD) (https://202.38.126.151/hmdd/mirna/md/(September 2012)) [36]. I denne database blev sygdomme relateret til miRNA og deres rolle identificeret. En søgning efter miRNA blev også udført ved at gennemse miRCancer Database (https://mircancer.ecu.edu/browse.jsp (Januar 2012)) [37]. I denne database blev miRNA søgt efter deres navn, i sidste ende fører til identifikation af kræft, de var ansvarlige for. Denne database viste også, om miRNA opreguleres eller nedreguleres.

Resultater

TCR-CD3 komplekset er et multimert struktur til stede på T-celler overflade. Menneskelig CD3 består af fire underenheder: CD3-Gamma, CD3-Delta, CD3-Epsilon og CD3-zeta. At kende navnet og funktioner i gener, der er involveret i at udtrykke CD3 subunit molekyler blev Ensembl databasen anvendt, og et gen for hver underenhed blev fundet og identificeret som; CD3G, CD3D, CD3EAP og CD247, henholdsvis (tabel 1).

For hver af de fire gener involveret i produktion af CD3 underenheder, den TargestScanHuman database (frigive 6,2-Juni 2012) blev anvendt [35] at identificere og forudsige miRNA som kunne målrette disse gener. I denne undersøgelse har kun højt konserverede miRNA familier blevet overvejet og dårligt konserverede miRNA familier er blevet udeladt. På CD3G genet blev 21 miRNA forudsagt, at målet dette gen (tabel 2). Én miRNA blev forudsagt for CD3EAP genet (ansvarlig for at producere CD3E molekyle, epsilon) (tabel 3), tre miRNA for CD247-genet (der er ansvarlige for at producere CD3-molekylet, zeta) i begge udskrifter af NM_000734 (1041 nt) og NM_198053 (1041 nt) (tabel 4). miRNA blev ikke forudsagt for CD3D genet (ansvarlig for at producere CD3-molekylet, delta) i begge udskrifter af NM_000732 (88 nt) og NM_001040651 (88 nt). Vejviser

Hver af de forudsagte miRNA blev derefter revideret i relaterede forskning papirer at se, om disse miRNA blev nedreguleret eller opreguleret i tumorvæv og blod serum af kræftpatienter.

resultaterne viste, at har-miR-378 , som var en miRNA forudsagt for CD3G, var steget i alt blod sera tilhører patienter kastrationsresistent prostatacancer (CRPC) [38], nyrecellecarcinom (RCC) [16], [39] og gastrisk cancer (GC) [40]; foruden, kræft væv hos patienter med blærekræft (BC) [41], carcinom basale celler [42], kolorektal cancer (CRC) [43], oral karcinom [44], larynx karcinom [45] og gastrisk kræft [46]. Dette var i modsætning til reduceret miRNA niveau i tilstødende ikke-tumorvæv. Har-miR-422a har-miR-593 og har-miR-494, der repræsenterede andre miRNA forudsagt for CD3G viste også en lignende fald i niveauet i tumorvæv. For eksempel blev sænke niveauet observeret for miR-422a hos patienter med larynx karcinom [45] og kolorektal cancer [43], miR-593 i esophageal kræftpatienter [47] og miR-494 i kolangiokarcinom (CCA) [48], lungecancer [49] og gastrointestinal tumor [50]. Ovenstående observationer var i overensstemmelse med data fra denne undersøgelse. Bortset miR-515 og miR-136, som kun blev nævnt én gang (oral planocellulært [44] og lungekræft [51]), hvilket viste et stigende antal miRNA i tumorvæv), ingen anden litteratur er tilgængelig vedrørende antal andre miRNA forudsagt for at målrette CD3G i tumorvæv eller blod sera af kræftpatienter (tabel 5).

det eneste miRNA forudsagt for at målrette CD3EAP genet, der er involveret i CD3E udtryk, var HSA-miR -138. Undersøgelser viste, at niveauet af denne miRNA var faldet i tumorvæv af patienter med kolorektal cancer [52], hepatocellulært carcinom (HCC) [53], tunge pladecellekræft (TSCC) [54], papillær skjoldbruskkirtlen carcinom [55], leder og hals pladecellekræft (HNSCC) [56] og pladecellekræft (SCC) [57] (tabel 6).

Undersøgelser af de forudsagte miRNA rettet mod CD247, som var involveret i ekspressionen af CD3-zeta molekyle, viste, at der var tre miRNA som målrettede genet. Bortset fra HSA-miR-214, har ingen rapporter blevet nævnt hidtil med hensyn til niveauerne af miR-761 og miR-3619-5p i tumorvæv. De fleste af de opnåede data i denne undersøgelse viste, at MIR-214-niveauer faldt i tumorvæv i sammenligning med dens relative normalt væv (tabel 7). MIR-214 var faldet i tumorvæv fra patienter, der lider af esophageal pladecellecarcinom (ESCC) [58], brystcancer [59], livmoderhalskræft [60], hepatocellulært carcinom (HCC) [61] [62], planocellulært carcinom (SCC) [63], cholangiocarcinom metastaser [64] og den primære centralnervesystem ystem lymfom (PCNSL) [65]. I modsætning hertil mavekræft [66], ovariecancer [67] og pancreascancer [68] er eksempler på cancere, hvor MIR-214 niveauer steg (tabel 7). Med hensyn til MIR-214 kopital i blodserum studier blev en stigning i miRNA niveauer observeret i blodet sera fra patienter med prostata [69] og bryst [70] cancere (tabel 8).

diskussion

miRNA kan fungere som tumor onkogener og supressors og negativt regulere genekspression [71]. Denne opgave kan udføres gennem nedbrydning af mRNA eller undertrykkelse af translation [72]. Mange nyere undersøgelser har beskrevet miRNA som centrale regulatorer af processerne i immunsystemet, der har en kritisk rolle i induktion, funktion og vedligeholdelse af den regulatoriske T-celle afstamning [73]. TCR-CD3-komplekset, som indeholder et komplekst transmembranreceptor, spiller en afgørende rolle i immunsystemet [74]. Fire invariante kæder, fysisk forbundet med TCR, omfatter: CD3-gamma, -delta, -epsilon- og -zeta [75]. miRNA er tidligere blevet identificeret som kraftige biomarkører i en række forskellige cancere [16], [17], [18], [76], [77], [78], og i denne undersøgelse, den bioinformatik analyse forudsagte miRNA som målrettede gener udtrykker CD3-underenhederne, herunder CD3-gamma, CD3-delta, CD3-epsilon og CD3-zeta. Vores mål var at identificere miRNA som påvirker underenheder af immunsystemet og at validere dem ved at gennemgå de undersøgelser, som tidligere var blevet udført, således at vurdere dem som potentielle biomarkører for diagnose eller tidlig påvisning af kræft. I I denne undersøgelse, de TargetScanHuman database identified13 miRNA (miR-1200, miR-378d, e, i, c, h, b, f, miR-422a, miR-3690, miR-619, miR-4446-3p, miR -2909, miR-4777-5p, miR-136, miR-515-5p, miR-4659a, b-3p, miR-494 og miR-593), som blev bevaret og ligner den CD3G genet. One miRNA (MIR-138) viste sig at være bevaret og ligner CD3EAP genet og tre konserverede miRNA (MIR-761, MIR-214 og MIR-3619-5p) viste sig at svare til den CD247-genet. Der blev dog fundet nogen miRNA skal bevares og ligner den CD3D genet [35]. Fra den første gruppe kun 6 miRNA (MIR-378, miR-422A, miR-593 og MIR-494, miR-515 og MIR-136), fra den anden gruppe en miRNA (miR-138) og fra den tredje gruppe kun en miRNA (miR-214) blev identificeret og studeret, baseret på deres niveauer i væv eller blod sera forskellige kræftpatienter. miR-378, miR-422a, miR-593 og miR-494 fra den første gruppe, der påvirkede CD3G genet (ansvarlig for CD3-gamma subunit), og blev nedreguleret i cancer væv, når der sammenlignes med tilstødende normale væv (tabel 5), hvorimod mIR-378 blev opreguleret i blod sera fra cancerpatienter (tabel 8). Med hensyn til en række undersøgelser, MIR-515 og MIR-136 var opreguleret i cancervæv (tabel 5). MIR-138 (tabel 6) fra den anden gruppe (forudsagt til målretning af CD3EAP gen, der styrer CD3-epsilon-underenheden) blev nedreguleret, og MIR-214 fra den tredje gruppe (forudsagt til målretning af CD247-genet er ansvarlig for CD3 -zeta subunit), blev nedreguleret i cancer væv undersøgt i de fleste af undersøgelserne. Imidlertid blev afhandlinger rapporteret at være opreguleret på få research papers (tabel 7). miRNA øjeblikket betragtes som nedreguleret tumorsuppressorer og op-regulerede oncomiRs [52], [79]. Baseret på det tilfælde, at MIR-378 og MIR-214 var opreguleret i blodserum hos cancerpatienter (tabel 8) og nedreguleret i tumorvæv; Derfor kan det konkluderes, at de kan fungere som opreguleres oncomiRs miRNA på underenheder af TCR-CD3 komplekset.

Konklusion

Siden miR-378, miR-422a, miR-593, miR -494, miR-138 og miR-214 kunne målrette CD3 underenheder, hvoraf nogle er blevet undersøgt i forskellige kræftformer og er blevet betragtet som biomarkører til at opdage kræft i de tidlige faser, er det så meget sandsynligt, at miRNA skade immunsystemet så det kan ikke skelne cancerceller. Derfor kunne deres tilstedeværelse i blodet serum som biomarkører for tidlig diagnosticering af kræft hjælpe os med at forstå handicap af immunsystemet. Selv om denne undersøgelse ser bioinformatically pålidelige, er der behov for flere laboratorieundersøgelser til at understøtte disse resultater.

Tak

Vi takker Dr. Parvin Shariati, for hendes værdifulde videnskabelige kommentarer på vores arbejde.