PLoS ONE: Profilering af Discrete gynækologisk cancer afslører Novel Transkriptionelle Moduler og Almindelige egenskaber deles af andre cancertyper og embryonale stamceller

Abstrakt

Undersøgelser

på de enkelte typer af gynækologiske kræftformer (GCS), udnytte nye udtryk teknologier, har afsløret specifikke patogenetiske mønstre og gen-markører for livmoderhalskræft (CC), endometrie (EF) og vulvacancer (VC). Selvom de kliniske fænotyper af de tre typer af gynækologiske kræftformer er diskrete, det faktum at de stammer fra en fælles embryologiske oprindelse, har ført til den hypotese, at de måske deler fælles træk afspejler regression til tidlig embryogenese. For at løse dette spørgsmål, udførte vi en overordnet sammenlignende analyse af deres profiler. Vores data er identificeret både fælles funktioner (veje og netværk) og nye adskilte moduler styrer de samme deregulerede biologiske processer i alle tre typer. Specifikt blev fire hidtil ukendte transkriptionelle moduler opdaget regulering cellecyklus og apoptose. Integration og sammenligning af vores data med andre databaser, førte til identifikationen af ​​fælles træk blandt kræftformer, at embryonale stamceller (ES) celler og den nyopdagede celle population af squamocolumnar (SC) krydset af livmoderhalsen, der anses for at være vært de tidlige kræft begivenheder . Sammenfattende disse data føre os til at foreslå tilstedeværelsen af ​​fælles træk blandt gynækologisk cancer, andre typer af kræft, ES-celler og præmaligne SC junction celler, hvor romanen E2F /NFY og MAX /CEBP moduler spiller en vigtig rolle for patogenesen af ​​gynækologiske karcinomer

Henvisning:. Pappa KI, Polyzos A, Jacob-Hirsch J, Amariglio N, Vlachos GD, Loutradis D, et al. (2015) Profilering af Diskrete gynækologisk cancer afslører Novel Transkriptionelle Moduler og Almindelige egenskaber deles af andre cancertyper og embryonale stamceller. PLoS ONE 10 (11): e0142229. doi: 10,1371 /journal.pone.0142229

Redaktør: Surinder K. Batra, University of Nebraska Medical Center, UNITED STATES

Modtaget: 18 juni 2015; Accepteret: 18 oktober 2015; Udgivet: 11. november 2015

Copyright: © 2015 Pappa 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: Vores data kan findes i GEO arkiv under tiltrædelsen nummer GSE63678

Finansiering:. Dette arbejde blev støttet af Oncology Program for det centrale råd for sundhed af Sundhedsministeriet, Grant No. 70-3-9209 (www. moh.gov.gr); af Empirikion Foundation, Grant No. 70-3-7345 til NPA (www.empirikion.gr); og Den Europæiske Unions Europæiske Socialfond (ESF) og græske nationale fonde gennem Program thalis, under det operationelle program Uddannelse og livslang læring af den nationale strategiske referenceramme (NSR), Grant No. 70-3-11830 til KIP (http : //excellence.minedu.gov.gr/thales/en/)

konkurrerende interesser:.. forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

Gynækologisk kræftformer udgør mere end 10% af kræft i den kvindelige befolkning. Tidlig diagnose af malignitet byder højere kur og overlevelsesrater og en bedre livskvalitet, i modsætning til diagnose på fremskredne stadier, der fører til radikale operationer og bærer en højere procentdel af sygelighed og dødelighed. Konkret de vigtigste typer af gynækologiske kræft inkluderer livmoderhalskræft (CC), endometriecancer (EF) og vulvacancer (VC), udviser en samlet incidens på 7,4, 25,5 og 2,5 per 100.000 kvindeår henholdsvis [1].

de kliniske fænotyper, graden af ​​den kausale relation af HPV-infektion, sammen med de prognostiske faktorer, såsom scenen, histologi, histologisk klasse, alder ved diagnose og race [1], og de patogenetiske mekanismer, der indgår for hver af disse tre typer, synes at være diskrete og specifik. Men alle tre typer stammer fra en næsten fælles embryologiske oprindelse, såsom de paramesonephric (mullerian) kanaler som følge af mesoderm i den ottende uge af udvikling via en proces benævnt mullerian organogenese og liggende i samme anatomiske region [2]. Denne observation, har ført til en hypotese om, at de store molekylære og biokemiske begivenheder og de deraf følgende afvigende veje opstår under carcinogenese i de tre typer, kan dele fælles funktioner, der afspejler aspekter af regression til tidlig udvikling og embryogenese. Faktisk har disse fund er for nylig blevet dokumenteret i andre end gynækologiske dem [3] kræftformer.

Derfor -som et første skridt-roman genekspression profilering teknologier i øjeblikket anvendes af flere grupper [4,5] og vores [6] i gynækologisk cancer at afsløre specifikke patogenetiske mønstre i genekspression programmer mellem sunde og kræftceller. For nylig har yderligere undersøgelser ved hjælp af næste generation sekventering teknologier, microarrays og proteomics, fokuseret på genomet mutation sats, profilering af genom udtryk, og proteomet mønster af de enkelte gynækologiske kræftformer, dvs. vulva [7], livmoderhalskræft [8] og endometrie [9] kræft, og har efterhånden komponeret en temmelig komplet profil for hvert gynækologisk cancer. Disse metoder har ført videre til en ny gruppering ordningen for tumortyper [3,9-11].

Interessant, selvom fælles træk frem fra undersøgelser blandt kræft af forskellig oprindelse vedrørende mutationsrater, udtryk profiler eller DNA methylering mønstre [3,11], til vores viden meget få undersøgelser [12-14] har illustreret fælles biologiske funktioner eller molekylære mekanismer på tværs af forskellige typer kræft. For nylig har et par sammenlignende undersøgelser [15,16] udnytte de nye profilering teknologier i kombination med de tilgængelige bioinformatiske værktøjer [17] til opførelse af biologiske netværk, identificerede fælles system-niveau egenskaber blandt forskellige typer kræft [3,12-15 ].

Derfor, i lyset af ovenstående hypotese om den fælles oprindelse gynækologisk cancer udviser fælles træk, og knapheden på relevante data på området, i denne undersøgelse, vi havde til formål at få yderligere indsigt i disse spørgsmål ved at udføre en systematisk og omfattende molekylære sammenlignende karakterisering af endometrie, livmoderhalskræft, og vulvacancer typer. Vores data identificeret både fælles og nye adskilte moduler styrer de samme deregulerede biologiske processer i alle tre typer. Sammenligningen af ​​vores resultater med andre gen signaturdatabaser [18,19], førte til identifikation af fællestræk mellem forskellige cancertyper og gynækologisk cancer. Derfor søgte vi efter kandidat fælles deregulerede gener i de tre gynækologiske cancertyper ved at sammenligne vores resultater med tidligere identificerede potentielle biomarkører for tidligere undersøgelser, at opbygge en mere robust gen signatur for hver type kræft. Selvom vi fundet en meget lille overlap i genet underskrifter af samme kræftform i forskellige undersøgelser, påvirkede biologiske processer og dereguleret molekylære mekanismer var de samme i de fleste tilfælde. Således er den nuværende undersøgelse tyder på, at selv hvis specifikke gener kan fungere som drivere eller biomarkører, kræftceller opretholde evnen til at nå frem til den samme slutstadiet, ved at aktivere og undertrykke forskellige gen knudepunkter i en molekylær mekanisme eller en sti.

Resultater

fælles træk ved endometrie, livmoderhalskræft og vulva karcinom

i alt 35 prøver hidrører fra patienter med gynækologisk cancer af forskellig histologi på forskellige stadier og raske kontrolpersoner (S1 Table) blev analyseret. Specifikt blev 18 cancer prøver (5 hals-, 7 endometriske og 6 vulva) og 17 normale prøver (5 hals-, 5 endometriske og 7 vulva) hybridiseret på Affymetrix platform som beskrevet tidligere [6]. Profilering af gynækologiske cancere afslørede 1406 (762 opreguleres og 644 nedreguleret), 1740 (733 opreguleres og 1007 nedreguleret) og 1679 (448 opreguleres, 1231 nedreguleret) differentielt udtrykte gener (DEGS) i hals-, endometrie- og vulvacancer, henholdsvis (S2 tabel) . Principal komponent analyse (PCA) på differentielt udtrykte gener, diskrimineret normale fra prøver af samme vævstype (S1 Fig) cancer, mens kræft eller normale prøver fra endometrium og cervix var tættere på hinanden, hvilket tyder på en fælles embryonal oprindelse.

Sammenligning af de tre gynækologiske kræftformer vs deres tilsvarende normale prøver, afslørede en 15-40% overlap mellem hver form for kræft (fig 1A og 1B) med kun 193 almindelige differentielt udtrykte gener (72 opreguleres og 121 nedreguleret). På trods af at overlapninger mellem hals-, endometriske og vulva gen signaturer var små, viste genet ontologi analyse forøget overlapning mellem dem vedrørende deres biologiske processer. Klar adskillelse mellem biologiske funktioner medieret af opreguleres og nedreguleres gener blev bemærket. Celle cyklus, apoptose og regulering af apoptose var blandt de kategorier, der er beriget i opreguleret populationen af ​​alle tre gynækologiske kræft i undersøgelsen. Nedreguleret gener viste sig at være involveret i transskription og forskellige udviklingsmæssige kategorier såsom muskel, skelet og blod udvikling (figur 1C). Fokus på de fælles dereguleret biologiske processer og sammenligne folderne på skift af de gener, vi bemærket, at cellecyklus og apoptose-relaterede biologiske processer, blev mere påvirket i livmoderhalskræft og endometriecancer end i vulvacancer celler (Fig 1D og S3 tabel). Udviklingsmæssige kategorier var mere forskelligartet (Fig 1E), og vi var i stand til at identificere udviklingsmæssigt relaterede processer meste beriget med livmoderhalskræft (muskel orgel udvikling) eller vulva og endometriecancer celler (embryonale placenta udvikling). Human papillomavirus (HPV) repræsenterer den vigtigste faktor for livmoderhalskræft [20], og som forventet blev den biologiske proces af ‘reaktion på virus’ beriget kun i opreguleret gen population af patienter med livmoderhalskræft, med

Mx1

, interferon regulering faktorer 7 og 9 (

Irf7

,

Irf9

), og interferon-stimulerede gener 15 og 20 (

Isg15

,

Isg20

), udstiller høje ekspressionsniveauer og dermed bekræfter aktiveringen af ​​antivirale respons-relaterede gener i HPV-inficerede celler (S2A Fig).

A. Venn-diagram sammenligner opreguleret. B. nedreguleret differentielt udtrykte gener i cervikale, endometriske og vulva kræftformer vs. deres tilsvarende normale prøver. C. Top biologiske processer. D. Sammenligning af berigelse af cellecyklus og apoptose relaterede kategorier i de tre gynækologiske kræftformer identificeret af Comparative GO [17] i opreguleres gen lister og i E. nedreguleret gen lister. F. Pathways dereguleret i alle gynækologiske kræftformer er afbildet i søjlediagrammer.

Identifikation af fælles veje og netværk i udviklingen af ​​gynækologisk cancer

Pathway berigelse analyse blev udført udnytte Expander 5.2 [ ,,,0],21,22] og DAVID Vidensdatabase 6.7 [23,24]. Oplysninger fra Kegg, REACTOME, BIOCARTA og PANTHER pathway databaser blev hentet og anvendt til identifikation af differentielt udtrykte gener involveret i opregulering eller nedregulering af kendte veje. Udnyttelse af forskellige databaser givet os den fordel at anmærke vores genereret gynækologiske kræft signaturer i veje, der var repræsenteret kun i én database. Denne anmærkning afslørede flere nye funktioner i gynækologiske kræft signalveje vides at være involveret i kræft dannelse, udvikling og immunrespons, som blev beriget med livmoderhalskræft, endometrie og vulvacancer prøver (figur 1F). Wnt, ErbB, VEGF pathways blev fortrinsvis beriget med nedreguleret gen population. Wnt pathway, som er kendt for at regulere transkription aktivitet og forårsage afvigende celledeling og migrering forbundet med dannelse cancer [25-27], blev rent faktisk konstateret dereguleret, som dokumenteret af nedregulering af

Wnt2

,

Nfatc1

,

og Nfatc4

gener. Det er velkendt, at ErbB-vejen receptor fejlagtig regulering og overdreven signalering er forbundet med udviklingen af ​​cancer. I vores undersøgelse, selv om

ErbB

-2 blev opreguleret i endometriecancer,

ErbB

-2 og

ErbB

-3 blev nedreguleret i patienter med vulvacancer. B-celle- og T-cellereceptoren signalveje, der er involveret i immunresponset systemet, var påvirket. Vigtige gen komponenter såsom

NTM Hotel (opreguleret i alle gynækologiske kræftformer),

Pik3ca Hotel (opreguleret i livmoderhalskræft, nedreguleret i endometriecancer), og

Juni

,

Akt3 Hotel (nedreguleret i endometrie og vulvacancer), som også er involveret i kendte cancerrelaterede veje viste variable udtryk i alle tre gynækologiske kræftformer. I denne undersøgelse, vi observeret, at

Arid1a

udviser en statistisk signifikant nedregulering både endometriske og vulva kræftpatienter, men ikke i livmoderhalskræft kræftpatienter (S2B Fig). Dette fund tyder på fælles afvigende opererer mekanismer, der styrer ændringer i PI3K-Akt og TP53 signalveje, der fører til dannelse af tumorer i begge typer kræft [28].

I overensstemmelse med de i tidligere resultater fra gen-ontologi analyse, det meste af opreguleret og nedreguleret gener dannet netværk, hvor den væsentligste virkning af interagerende gener i alle gynækologiske typer kræft er afbildet i cellecyklus og immunologisk sygdom for opreguleres interagerende gener, og i cellulær vækst og spredning, Cellular Development, celledød og overlevelse og andre metaboliske og morfogenese-relaterede kategorier for nedreguleret interagerende gener (S3A og S3B Fig). Lignende netværk blev dannet, da vi analyserede fælles regulerede gener i alle gynækologiske kræftformer. The Cell Cycle-relaterede netværk udstillet den næsthøjeste score, mens kræft og celledød-relaterede netværk vises den tredje højeste score (S4A og s4b Fig).

Kræft-relaterede veje og gen signaturer

Baseret på de ovenstående resultater, vi så undersøgt for tilstedeværelsen af ​​fælles pathway underskrifter i andre typer af kræft. Til dette formål beskæftiger data fra annoterede pathway databaser, bemærkede vi, at bryst, bugspytkirtel, prostata, og tarmkræft korreleret med livmoderhalskræft, endometrie og vulvacancer veje (Fig 2A). Dette resultat blev styrket, når vores underskrifter blev sammenlignet med dem kommenteret i MSigDB 4.0 [18] og GeneSigDB 4,0 [19] databaser. I overensstemmelse med de i pathway resultater, de fleste af de underskrifter, der overlappede med vores undersøgelse, dvs. med mere end 5 gener til fælles, og

s

0,01, blev afledt fra bryst-, lunge- og prostatakræft, som var blandt toppen dem (fig 2B). Især blev overlap mellem vores differentielt udtrykte gener fundet med mange stamcelle signaturer, som var det andet, hyppigst korreleret gen signatur efter brystkræft. Virale og immunrespons-relaterede underskrifter blev også beriget med alle de differentielt udtrykte gener for alle tre typer af gynækologisk cancer af undersøgelsen. Søgning i MSigDB 4.0 [18] database for onkogene signaturer beskrevet en betydelig overlapning mellem alle tre gynækologisk cancer med lunge (5 underskrifter), bryst (9 underskrifter) og prostatacancer (5 underskrifter), som vist i S2 tabel. Alle disse data understrege, at selv om der er mange gener, der er liberaliseret i hver kræft type, kan kun en lille procentdel af fælles dem findes i flere typer af kræft. I de fleste tilfælde har overlapning ikke overstiger 20 til 30 gener. En sammendrag af alle de gener, der er forskelligt udtrykt i mere end fem undersøgelser kommenteret i GSEA 2.0.14 [18], skabte et gen liste, som omfattede gener med større sandsynlighed for at forekomme eller blive involveret i udviklingen af ​​tumorer. I alt 81 gener blev fundet gennem GSEA 2.0.14 [18] for at være repræsenteret som et gen signatur i mere end fem studier, med

Fos

og

Ccnd2

involveret i cellecyklus proces,

Anxa1

,

Birc3

,

Socs2

,

GCH1

, og

Chst11

involveret i forordning af Apoptose og forskellige transskription regulatorer såsom

Id2

,

Klf4

,

BCI3

,

Satb1

,

EGR1

, og

Fos

som er beriget i flere væv maligniteter. Således kan vores tilgang giver mulighed for fremtidige yderligere sammenligninger med andre kendte gen signaturer og scoring gener, baseret på hyppigheden af ​​forekomsten i forskellige sygdomme eller kræftrelaterede kategorier (tabel 1).

A. Søjlediagrammer, der viser betydningen af ​​overlapning mellem de tre gynækologiske cancere i denne undersøgelse med andre kendte cancertyper og deres kommenterede pathways. B. Onkogene gen underskrifter fra MSigDB 4.0 [14] og GeneSigDB 4.0 [15].

Liste over gener udtrykkes forskelligt i nogen af ​​vores tre gynækologiske kræftformer, der overlappede med mere end fem onkogene signaturer, som dokumenteret fra GSEA databasen, danner en robust onkogen signatur for GC’ers og andre former for kræft.

korrelation af livmoderhalskræft differentielt udtrykte gener med den nyligt identificerede celle-population fra livmoderhalsen squamocolumnar krydset

for nylig er det blevet foreslået, at livmoderhalskræft stammer fra et lille antal af et diskret population af cuboide epitelceller placeret ved squamocolumnar (SC) krydset ved ectoendocervical område af livmoderhalsen [25]. Disse data givet os mulighed for at teste, om denne unikke befolkning med et potentiale for malignitet aksjer fælles træk med etablerede typer af gynækologiske kræftformer. Overlap mellem vores opreguleres differentielt udtrykte gener i endometrie og livmoderhalskræft patienter og opreguleres gener i squamocolumnar motorvej (75 gener) og ectocervix skællede region (660 gener) [29], kommer til at styrke denne idé. Specifikt mens gener kendetegner ektocervikale skællede population blev beriget i alle gynækologiske cancere (cervikale 65 gener, endometriske 86 gener, vulva 47 gener), squamocolumnar junction-celler delte ligheder med de opreguleres gener i endometrie (7 gener) og livmoderhalskræft patienter (9 gener ), men ikke med vulva cancerpatienter (3 gener), som vist i fig 3A. Denne squamocolumnar junction gruppe omfattede gener såsom komplement faktor B og H (

CFB

,

CFH

), som er involveret i reguleringen af ​​immunreaktion og interferon-induceret protein 44 (

Ifi44l

), som også aktiveres i antiviral respons. Interessant,

S100p

gen, som er forbundet med Cell Cycle, cellevækst og invasion og rapporteret at være en roman uafhængig prædiktor for dårlig prognose i tyk- og hepatocellulært carcinom [30], blev også fundet opreguleret kun vulvacancer prøver i vores undersøgelse. Men på trods af de høje niveauer af sit udtryk også fundet i cervikale kræftpatienter, det blev ikke anset differentielt udtrykte (

s

= 0,07), på grund af variation blandt kræft prøver. Disse data giver for første gang en direkte sammenligning mellem gynækologisk cancer og denne roman anatomiske område, som potentielt kan være vært for formodede tidlige igangsættende kræft arrangementer [29].

A. Berigelse af differentielt udtrykte gener fra vores gen underskrifter livmoderhalskræft, endometrie og vulvacancer med endocervix søjleformede, squamocolumnar junction (SC) og ectocervix planocellulære gen signaturer. For signifikante forskelle med

s

0.05 blev stjerne brugt til anmærkning. B. Berigelse af differentielt udtrykte gener fra vores gen underskrifter fra livmoderhalsen, endometrie og vulvacancer med Myc, Prc og Core moduler, identificeret at spille en central rolle i dannelsen og etablering af pluripotens i embryonale stamceller [33]. For signifikante forskelle med

s

0.05 blev stjerne brugt til annotation.

Embryonale stamceller deler fællestræk med gynækologisk cancer

I betragtning af berigelse i stamceller signaturer og baseret på de seneste resultater på genekspression ligheder og selv-fornyelse egenskaber mellem kræft og embryonale stamceller (ES), vi har registreret betydelig berigelse af Myc og Polycomb (PRC) moduler opererer i embryonale stamceller [31], også i den cervikale, endometrie og vulvacancer patienter (fig 3B). Fra de tre karakteriserede moduler i embryonale stamceller [31], blev Myc modul beriget i opreguleret populationen af ​​alle tre gynækologiske cancertyper undersøgt her, mens Kina blev beriget med nedreguleret differentielt udtrykte gener af livmoderhalskræft og livmoderkræft. E-cadherin [32] og

EpCAM

[33] er tidlige markører og centrale gener i omprogrammering proces involveret i embryonale stamceller koloni dannelse og etablering. Begge gener viste sig at være opreguleret i livmoderhalskræft og endometriecancer (

EpCAM

i livmoderhalskræft,

s

= 0,14), men ikke i vulva kræftpatienter. Dette fund er i overensstemmelse med vores observation hidtil, at endometrie og livmoderhalskræft deler en højere grad af fælles funktioner (gener, gen underskrifter, ændrede biologiske processer) end med vulvacancer. Dette kan afspejle den fælles embryonale oprindelse af livmoderhalsen og livmoderen.

Identifikation af fælles multiple funktioner i gynækologisk cancer

Uanset det faktum, at de fleste af databaserne dækker en bred vifte af kræft og onkogen signaturer, vores undersøgelse udvalgte vi repræsentative undersøgelser fra hver cancer eller præ-kræft type, der også indeholdt normale vævsprøver, til identifikation af informative gynækologiske cancerspecifikke genmarkører, og sammenlignede dem med vore data ved hjælp af den samme metode. Analyse af vulva intraepitelialneoplasi (VIN) læsioner [34,35], som repræsenterer en præ-kræft fase af vulvacancer, viste god overensstemmelse (~ 35%) med vores tidligere karakteriseret gen signatur i vulva kræftpatienter [6]. Vulva intraepitelialneoplasi viste også opregulering af gener involveret i cellecyklus og apoptose og nedregulering af gener involveret i transskription og udvikling. Lignende resultater blev opnået fra re-analyse lymfeknuder (LN) fra planocellulært vulva carcinom [36] med ~ 28% konkordans, når vi sammenlignet de biologiske funktioner af de opreguleres og nedreguleres gener. Celle cyklus blev Apoptose, Transcription and udviklingsmæssige kategorier, der vedrører beriget med differentielt udtrykte gener af LN (+) vs. LN (-), som i vores studie. De samme kategorier blev beriget i cervikale undersøgelser kræft [4,5,37,38] og endometrie undersøgelse [39], enten i gen ontologi analyse af biologiske funktioner eller sti analyse. Ved at udvide vores resultater til andre undersøgelser gynækologisk cancer, blev det gjort klart, at der var fælles træk blandt endometrie, vulva og livmoderhalskræft celler i form af biologiske funktioner og sti deregulering. Baseret på den lille overlap mellem generne udtrykkes forskelligt i hver undersøgelse, vi ankommer til den konklusion, at mere end et netværk eller kaskade kan føre til malign transformation i vulva, livmoderhalskræft og endometrie væv.

Identifikation af centrale transkriptionsfaktorer i gynækologisk cancer dannelse og nye moduler i livmoderhalskræft

Identifikation af transskription faktor (TF) berigelse med PRIMA algoritme [40] i en smal regionen omkring genets transskription startstedet (TSS), der strækker sig fra -1000 til at +200 bp, førte til identifikationen af ​​30, 39 og 22 transkriptionsfaktorer for livmoderhalskræft, endometrie og vulvacancer, hhv.

E2F

,

E2F1

,

HIF-1

og

ISRE

var de fire transkriptionsfaktorer, der blev fundet beriget i alle typer kræft (Fig 4A) , med

E2F1 Hotel (

s

= 0,038) og

HIF

-1 (

s

= 0,004) er også beriget med 72 almindelige opreguleres gener (fig 1A). Hypoxi-induceret faktor 1,

HIF

-1, opreguleret i livmoderhalskræft og vulvacancer, er blevet identificeret til at reagere på ændringer i iltindholdet i det cellulære miljø og mediere effekten af ​​hypoxi. Hypoxi fremmer dannelsen af ​​blodkar og bidrager til dannelsen af ​​cancertumorer i bryst- [10,41].

E2F

transskription faktor familie er associeret med cellecyklus regulering rettet mod cyclin A2 (

Ccna2

, opreguleret i livmoderhalskræft og endometrie karcinom), cyclin D1 (

CCND1

opreguleret i endometrie karcinom ), cyklin-afhængige kinase 2 (

Cdk2

, opreguleret i livmoderhalskræft) og apoptose-gener såsom

Casp3 Hotel (opreguleret i livmoderhalskræft) og

Casp8

( opreguleret i endometriecancer). Ud over disse transskription regulatorer, andre velkarakteriseret faktorer som

Nf-y

,

Stat1

,

IRFS

c-myc

:

Max

, blev også beriget med 72 almindeligt opreguleres gener. Interessant sammenligning med andre undersøgelser af vulva [34,35], livmoderhalskræft [4,5,37,38] og endometrie [39] kræft, frigivet

HIF-1

og

E2F

som centrale transskription regulatorer til modulation af genekspression i kræft. Bortset fra disse to transskription regulatorer,

Zf5

en kendt interactor af

BRCA1

tumor suppressor [42], blev også fundet beriget med alle de tidligere undersøgelser, der anvendes til sammenligning og i vores vulvacancer gen signatur undersøgelse [6]. Promotor-analyse viste, at der er et bestemt sæt af transkriptionsfaktorer, som regulerer den differentielle ekspression mellem normale og cancer prøver i alle gynækologiske cancere (Fig 4A).

A. Venn-diagram af almindeligt transskription regulatorer fundet at være beriget nær TSS (-3000, 200 bp) af opreguleret gener i hvert gynækologisk cancer. B. Scatter plot, der viser sammenhængen mellem HeLa-cellelinien og en livmoderhalskræft array (r = 0,84). C. Heatmap af korrelationen af ​​ekspressionen af ​​alle gynækologiske cancere og de tilsvarende normale prøver, med ekspressionen af ​​HeLa, K562, A549, HepG2 og normale hjerneceller, udregnet efter mere end tre uafhængige undersøgelser for hvert væv eller cellelinie. Tiltrædelsesforhandlinger numre fra alle undersøgelser er vist i Tabel S3. D. stolpediagram, der viser berigelse af kommenterede transskription regulatorer fra KODE i HeLa-celler i de opreguleres gener i cervikale kræftpatienter. E. Heatmap af transkriptionsfaktor bindingssted overlapning af transskription regulatorer beriget med livmoderhalskræft opreguleret gener (S4 Table). F. Heatmap viser korrelationen af ​​JUN og AP2 moduler med apoptose, og E2F /NFY med cellecyklus regulering. G. Bar grafer af korrelationen af ​​E2F /NFY og MAX /CEBP moduler med Myc modul til opreguleres gener. H. Bar grafer af korrelationen af ​​E2F /NFY og MAX /CEBP moduler med Prc modul for nedreguleret gener.

Udover den beregningsmæssige identifikation af transskription faktor bindingssteder, adgang til chip-seq eksperimenter af KODE database [43], førte os til at undersøge korrelationen af ​​de tilgængelige transskription regulatorer, der blev anset for at være beriget med opreguleres gener i cervikale kræftpatienter, ved hjælp af data fra HeLa livmoderhalskræft cellelinje [44]. HeLa-celler, som er blevet systematisk undersøgt med

næste generation sekventering

(

NGS

) og microarray teknologi [43,44], udstillet som forventet, en høj korrelation med livmoderhalskræft udtryk profil ( fig 4B og S4 tabel). For systematisk at undersøge omfanget af fælles træk mellem HeLa celler og livmoderhalskræft celle udtryk profil, valgte vi tilfældigt tre uafhængige undersøgelser, der undersøgte udtrykket profil på samme microarray platform, og anvender de samme trin i analysen af ​​gen udtryk niveauer. Alle arrays fra HeLa eksperimentet, individuelt eller i gennemsnit, udstillet høj korrelation hovedsageligt med livmoderhalskræft celler (Fig 4C og S4 tabel). Yderligere sammenligninger af den gennemsnitlige udtryk profilen af ​​alle tre gynækologiske kræftformer med andre velundersøgte cancer cellelinier (A549, K562, HepG2) og normalt væv (hjerne), bekræftet, at HeLa-cellelinje trofast kan simulere livmoderhalskræft udtryk profil.

Desuden transkriptionsfaktorer

Stat1

,

Stat3

,

Cebp

,

E2F1

,

E2F4

,

E2f6

,

Fos

,

Myc

,

Ap2

juni

blev alle beriget med opreguleres gener, med et relativt forhold der spænder fra 1.5 til 15 (fig 4D) for opreguleret mod nedreguleret gener (S2 tabel), når annoterede i et område af 5 kb nærheden TSS (-2500 til +2500 bp) af de differentielt udtrykte gener i cervikale kræftpatienter. Analyse af de overlappende områder af disse transskription regulatorer, afslørede for første gang fire nye adskilte moduler, som faktisk repræsenterer mindre sæt gen sub-signaturer [31] (Fig 4E og S4 tabel). Det første modul (E2F /NFY modul) består af

Nfy-A

,

Nfy-B

,

Gabp

,

Nrsf

,

IRF3

, og

E2F

transskription regulatorer,

Nrf1

,

Stat1

cMyc

, med de fleste af dem at regulere transskription af cellecyklus processer . To yderligere nye moduler bestående af

Ap2a

og

Ap2g

(AP2 modul) og

Max

Cebp

(Max /Cebp modul), henholdsvis adskilt fra de andre faktorer, mens en fjerde klynge af transskription regulatorer med

cJun

,

Jund

,

økonomidirektører

Stat3

(juni Module), blev associeret med inflammatorisk respons. Alle moduler fandtes at være betydeligt beriget med opreguleres gener, kontrollerer ekspression af de fleste livmoderhalskræft gen signaturer (701 ud af 763 gener), mens kombination i par var hyppigere ved 2,5 til 10-fold i opreguleret befolkning, fører til konklusion, at moduler interagerer og samarbejder for aktivering af livmoderhalskræft signatur gener.

på trods af den synergi og samarbejde af transskription regulatorer i hvert modul, vi så undersøgt rolle af de enkelte faktorer og rangeret dem baseret på den procentdel af gener de regulerer i hver af de biologiske funktioner påvirket i alle gynækologiske kræftformer og embryonale stamceller moduler. Den E2F /NFY modul blev rangeret som den første og vigtigste modul til regulering cellecyklus proces, mens AP2 og JUN-moduler, blev rangeret som de vigtigste moduler i apoptose (Fig 4F). Fra modulerne kendetegnet ved ES-celler [31], viste Myc modul korrelation med både E2F /NFY og MAX /CEBP (

s

0,05,

χ

2-test) , hvilket tyder på en mulig synergi mellem de enkelte transskription regulatorer danner disse moduler på reguleringen af ​​ekspressionen af ​​de livmoderhalskræft signatur gener. 0,01.