Abstrakt
glyceraldehyd-3-fosfat dehydrogenase (GAPDH) anvendes ofte som en stabil husholdning markør for konstant genekspression. Men den transkriptionelle niveauer af
GAPDH
kan være yderst opreguleret i visse kræftformer, herunder ikke-småcellet lungekræft (NSCLC). Ved hjælp af en offentligt tilgængelig microarray database, vi identificeret en gruppe af gener, hvis udtryk niveauer i nogle kræftformer er stærkt korreleret med
GAPDH
opregulering. Størstedelen af de identificerede gener er cellecyklus-afhængig (
GAPDH
associeret Cell Cycle, eller GACC). Den opregulering mønster af
GAPDH
positivt associerede gener i NSCLC ligner den, der observeres i dyrkede fibroblaster dyrket under betingelser, som inducerer anti-ældning. Dataanalyse viste, at opreguleret
GAPDH
niveauer er korreleret med afvigende genekspression relateret til både glycolyse og glukoneogenese veje. Nedregulering af fructose-1,6-bisphosphatase (FBP1) i glukoneogenese sammenholdt med opregulering af de fleste glycolytiske gener er nært beslægtet med høj ekspression af
GAPDH
i tumorerne. De præsenterede data viser, at opregulering af
GAPDH
positivt associeret gener er proportional med ondartet trin af forskellige tumorer og er forbundet med en ugunstig prognose. Således dette arbejde tyder på, at GACC gener udgør en potentiel ny signatur til identifikation kræft scene og sygdom prognose
Henvisning:. Wang D, Moothart DR, Lowy DR, Qian X (2013) udtryk for Glyceraldehyd-3- fosfatdehydrogenase Associated Cell Cycle (GACC) Gener korrelerer med Cancer Stage and Poor overlevelse i patienter med solide tumorer. PLoS ONE 8 (4): e61262. doi: 10,1371 /journal.pone.0061262
Redaktør: Jonathan A. Coles, Glasgow University, England
Modtaget: December 31, 2012; Accepteret: 8 marts 2013; Udgivet: 19 april, 2013 |
Dette er en åben-adgang artiklen, fri for alle ophavsrettigheder, og kan frit gengives, distribueres, overføres, ændres, bygget på, eller på anden måde bruges af alle til ethvert lovligt formål. Værket gøres tilgængeligt under Creative Commons CC0 public domain dedikation
Finansiering:. Denne forskning blev støttet delvist af Intramural Research Program, National Institutes of Health, National Cancer Institute, Center for Cancer Research. De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. DW er investigator af W2MOTIF, LLC, og DRM er ansat i amerikanske Qualex, Inc. DW og DRM har indgivet en USA foreløbig patentansøgning, der er baseret på det nuværende arbejde (US 61.732.943). Dette ændrer ikke forfatternes tilslutning til alle PLoS ONE politikker om datadeling og materialer.
Introduktion
Selvom genet, der koder glyceraldehyd-3-phosphat-dehydrogenase (GAPDH) bruges ofte som en stabil markør for konstitutiv genekspression, dets ekspression er ikke altid konstant, især i cancer. For eksempel, i en undersøgelse af ikke-småcellet lungekræft (NSCLC),
GAPDH
var den mindst stabile af de 6 “Reference” gener undersøgte [1]. Denne husholdning glycolytiske enzym har været impliceret i flere funktioner og er blevet fundet at være overudtrykt i visse cancere [2].
Mere end 50 år siden, Warburg hypotese, at cancervækst fremmes af tumorer frembringer deres energi gennem aerob glycolyse [3]. Nylige undersøgelser med henblik på at evaluere denne hypotese har vist, at cancerceller har tilpasset deres stofskifte til at lette optagelsen og inkorporering af næringsstoffer i biomassen kræves for at producere nye celler [4]. Tumor udvikling og progression er faktisk korreleret med øget glukoseoptagelse og /eller afvigende glukosemetabolismen [5] – [8]. Den hypoxiske miljø, hvor tumorceller opholde fører til en stigning i glycolytiske metabolisme. Som et nøglemellemprodukt komponent i glycolyse, kunne GAPDH tjene en vigtig rolle i cancer celleudvikling og tumorprogression. Mens det er kendt, at de fleste glycolytiske enzymer, herunder GAPDH, aktiveres og højt udtrykt til at reagere på iltmangel i tumoren [9], er fortsat uklar rolle opreguleret GAPDH i NSCLC. I en muligvis kræft-relaterede scenario blev GAPDH fundet at være et pro-overlevelse regulator af caspase-uafhængig celledød (CICD) [10].
I den aktuelle undersøgelse, en offentligt tilgængelig microarray databasen blev ansat til identificere cellecyklus-afhængige gener, der korrelerer med
GAPDH
opregulering og anti-apoptotisk aktivitet. Denne analyse har identificeret et sæt cellecyklus-baserede signatur gener, betegnet
GAPDH
Associeret Cell Cycle (GACC) gener, hvis opregulering er korreleret med aggressivitet af flere tumortyper og deres ugunstige prognose. Identifikation af GACC gener kan være nyttige i bestræbelserne på at belyse veje, der forbinder kulhydratstofskiftet med cellecyklus-baserede kræftcelle udvikling, der kan føre til de nye targets kræft baseret på GACC genekspression mønstre i kræft.
Resultater
opregulering af
GAPDH
associeret Cell Cycle (GACC) gener i ikke-småcellet lungekræft (NSCLC)
En integreret NSCLC genekspression datasæt, baseret på Affymetrix GeneChip human Genome U133 Plus 2,0 Array, blev skabt af tre uafhængige kohorter, der var direkte hentet fra offentligt tilgængelige European Bioinformatics Institute ArrayExpress databasen: E-geod-18842, E-geod-19188 og E-geod-19804. Den kombinerede datasæt, benævnt fulde kohorte, bestod af 174 NSCLCs og 156 kontrol væv. Indledende analyse foreslog transskription af nogle cellecyklus gener i NSCLC datasættet kunne korrelere med transskription af
GAPDH
. I betragtning af den rolle GAPDH i glykolysen, dette fund tilskyndet yderligere genekspression profil analyse af tumorerne for forholdet mellem kulhydrat metabolisme og cellecyklus regulering.
Genekspression korrelationsanalyse identificeret mange gener, hvis opregulering i tumorerne er tæt korreleret med
GAPDH
udtryk. Bestemt omfattet af cancer kohorten, blev 341 op-regulerede gener identificeret med en
GAPDH
udtryk korrelationskoefficient større end eller lig med 0,6. Af disse er 117 gener (34%) beskrevet som cellecyklus-relaterede baseret på Gene ontologi biologiske proces terminologi. I den oprindelige GeneChip Human Genome U133 Plus 2.0 Array med 54,613 prober, kun 2.044 beslægtede gener (3,7%) er forbundet med Gene Ontology biologisk proces udtrykket “cellecyklus”, hvilket indebærer mere end et 9-fold berigelse for cellecyklus-relaterede gener i tumorerne. En endnu højere procentdel af cellecyklus-relaterede gener (18/26, 69%; en 17-fold berigelse for cellecyklus-relaterede gener) findes, når korrelationskoefficienten er indstillet strengere, på større end eller lig med 0,72 (tabel 1). Disse gener betegnes her som
GAPDH
Associeret Cell Cycle (GACC) gener. Generne i listen koder for proteiner relateret til G1 /S og /eller G2 /M faseovergange (
FOXM1, CDCA3 (Tome-1), CCNB2 (cyklin B2), BIRC5, CCNB1 (cyklin B1), CDC45, PRC1
CCNA2 (cyklin A2)
), og proteiner involveret i mitoseprocesser (
NCAPD2, TPX2, AURKB, PSMD2, KIF4A, KIF2C, UBE2S, og FAM83D
).
KPNA2 (importin alpha 1
) og CDKN3
(
cyklin-afhængige kinase inhibitor 3
) er også cellecyklus-relateret. Top rangeret
GAPDH
positivt tilknyttede gener i denne klasse omfatter
triosephosphatisomerase
1 (
TPI1
) og
glucose-6-fosfat isomerase
(
GPI
), som hver især koder for et nøgle glycolytisk enzym. Således er det kun 6 af de 26 gener i listen (
CENPA
,
RAD51AP1
,
SLC2A1
,
KIF4A, RFC4, og RRM2
) kan ikke udpeges som relateret til cellecyklus eller glykolyse. Mindst en delmængde af disse seks gener kan faktisk ikke være undtagelser, som CENPA er en væsentlig centromerregionen protein underlagt cellecyklus-afhængige ændringer [11]. Der er også nogle beviser, der tyder RAD51AP1 kan bidrage til neoplastisk vækst [12], mens SLC2A1 er involveret i glykolysen relateret glukose transport. Endelig er KIF4A impliceret i kromosomkondensering og segregation under mitose [13], RFC4 er afgørende for prolifererende cellekerneantigen (PCNA) afhængig DNA-syntese [14], og RRM2 koder ribonukleotidreduktase M2, der katalyserer dannelsen af deoxyribonucleotider fra ribonucleotider i en celle-cyklus afhængig måde [15]. Sammenfattende har to genklasser blevet identificeret i listen. Klasse I består af glucose metaboliske pathway gener, mens klasse II dækker cellecyklus relaterede gener.
Den højeste rangerede GACC gener er stærkt knyttet til vejen reguleret af transkriptionel faktor Forkhead Box M1 (
FoxM1
,
r
= 0,77) i NSCLC. Tabel 2 viser generne i FoxM1 pathway, hvor deres ekspression er relateret til G2 /M progression, kromosomale adskillelse, og cytokinese.
r
værdier mellem ekspression af et flertal af disse gener (19/29, 68%) og udtryk for
GAPDH
i listen er over 0,6.
et hundrede treogtyve down-regulerede gener, som har en korrelationskoefficient mindre end eller lig med -0,6, blev identificeret i NSCLC i løbet analysere dataene (data ikke vist). Ingen af gener i denne gruppe er beskrevet af Gene Ontology biologiske proces som cellecyklus relateret.
I modsætning til cancervæv, analyse af kræft-fri kontrol væv i kohorten kun identificeret 5/70 ( 7%) af de gener, der korrelerede positivt med
GAPDH
ekspression (
r
større end eller lig med 0,6). Gene Ontology biologisk proces beskriver disse gener som cellecyklus. De korrelerede cellecyklus gener omfatter
CDK4
(
r
= 0,62) og
CHK1
(
r
= 0,62). Der blev også observeret Disse to gener at være stærkt til udtryk inden for kræft væv.
Som antydet af ovenstående resultater, for de fleste af de højt udtrykte GACC gener i tumorer, var der kun en svag sammenhæng til
GAPDH
og GACC genekspression observeret i kontrol vævsprøver de (korrelationskoefficienter var for det meste i 0,2-0,5 intervaller). Derimod korrelationskoefficienterne for de 15 højest rangerende GACC gener fra kræft væv var større end 0,7 (figur 1). Ekspression af gener i glycolytiske vej (
GAPDH
,
TPI1
og
GPI
) forblev stærkt korreleret både i NSCLCs og kontrol vævsprøver ikke-kræft.
korrelationskoefficienter på
GAPDH
ekspressionsniveauerne og
GAPDH
forbundet genekspression niveauer blev beregnet i NSCLCs (sort, udvalgte gener med
r
0,7) og kontroller (hvid) er plottet.
TPI1
og
GPI
er gener, der koder to enzymer i glycolysen. Resten af gener koder for cellecyklus beslægtede proteiner.
opregulering af
GAPDH
i NSCLC og glykolyse /gluconeogenese veje
afkald resultater indebærer, at
GAPDH
udtryk kan være forbundet med cellecyklus relaterede aktiviteter. At udforske forholdet mellem de op-regulerede GACC gener i lungekræft og muligvis afvigende ekspression af glukose metaboliske veje, vi analyserede udtrykket værdier af gener impliceret i glykolyse og glukoneogenese. Ekspressionen af hvert gen i disse veje opreguleres eller uændret, i tumorcellerne, med undtagelse af fructose-1,6-bisphosphatase (
FBP1
) (tabel 3, figur 2). Opregulering af
GAPDH
er mest statistisk signifikant blandt alle 10 glykolysen (G1-10 i tabel 3) trin og 4 bypass (BP1-3 i tabel 3) glukoneogenese trin (1,07 dobling og ensidet t -test
s
= 1.44E-57). Ca. 75% eller 35% af NSCLC viser både øget
GAPDH
udtryk og faldt
FBP1
udtryk i datasættet ved hjælp af enten medianen eller 25% kvartil værdi som skæringspunkt. Desuden udtryk for
GAPDH
FBP1
er co-reguleret med opregulering af GACC genet
FoxM1 Hotel (
r
= 0,77 ) i tumorer (figur 3).
Figuren viser veje for cellulær glykolyse og glukoneogenese. Oval form tekst repræsenterer metabolitter af veje. GLC = Glucose, G6P = Glucose-6-phosphat, F6P = Fructose-6-phosphat, F1,6P = fructose-1,6-bisphosphat, GAPD = glyceraldehyd-3-phosphat, DHAP = dihydroxyacetonephosphat, 1,3-BPG = 1, 3-Bisphosphoglyceric syre, 3PG = glycerat 3-phosphat, 2PG = glycerat 2-phosphat, PEP = phosphoenolpyrodruesyre, PYR = pyrodruesyre, OXA = Oxaloacetat. Gene symboler, regulering tilstand (↑ eller ↓ hvis de opdages) og sti (i parentes, G1-10: glycolysen trin 1-10, BP1-3: glukoneogenese bypass trin 1-3) er angivet
medianværdier (A) eller 25% kvartil værdier (B) af genekspression betragtes som cut-off points. Numrene på den højere end cut-off point værdi (
GAPDH eller FoxM1
) eller lavere end cut-off point (
FBP1
) eller forskellige kombinationer er plottet for begge tumorer (sort) og kontroller (hvid).
relevans opreguleret
GAPDH
positivt korreleret gener i NSCLC til regulering af celle ældning
for yderligere at undersøge sammenhængen af opregulering af GACC gener, og at den anden
GAPDH
positivt korreleret gener i NSCLC, vi spekuleret på, at kræft kan opstå i en del fra en nedsættelse af den normale regulering af ældning af gener forbundet med cellecyklus . Vi undersøgte derfor genekspressionsniveauer i dyrkede celler, hvori anti-senescens regulering var blevet induceret, og sammenlignede dem med de gener, hvis opreguleret ekspression viste sig at være positivt korreleret med
GAPDH
ekspression i NSCLC kohorte. Denne sammenligning anvendte microarray datasæt E-geod-19018, hvori lav passage IMR-90 humane diploide fibroblaster var blevet dyrket i 20% oxygen (normal replikativ kapacitet) eller 3% oxygen (stigende replikativ kapacitet), hvorefter RNA var blevet ekstraheret og hybridiseret på microarrays. Når de øverste 341
GAPDH
positivt korrelerede gener (
r
større end eller lig med 0,6) identificeret i NSCLC datasættet blev sammenlignet med dem fra de dyrkede fibroblaster, den opreguleret
GAPDH
positivt korrelerede gener (herunder mindst 34% af GACC gener) i både NSCLC og fibroblasterne dyrket i 3% oxygen (lav oxygenspænding og anti-senescens) blev fundet at være ens (figur 4). En god korrelation (
r
= 0,71) blev fundet mellem et udtryk signal-forhold af cancer /kontrol og forholdet 3% oxygen /20% oxygen dyrkede celler i ekspressionen af disse gener.
Positive korrelationskoefficienter mellem signal forholdet tumor /kontrol i NSCLC datasæt og signal-forhold på 3% ilt /20% ilt dyrkede humane diploide fibroblast datasæt er plottet.
GACC gener er nye gen signaturer til NSCLC og andre solide tumorer
Ved hjælp af forskellige datasæt til rådighed for os, vi vurderet om GACC genekspressionsniveauer kan være relevante for kræft scene og prognose. Som vist i varmen kortet plottet i figur 5, de højest rangerede GACC gener, såvel som de glycolyse relaterede gener, er grupperet i tumorerne. Desuden kan disse gener anvendes til at skelne de forskellige kræft stadier.
De rækker af et microarray zonekort repræsenterer gener med hver kolonne af den række, der repræsenterer en anden prøve (kilde navn efterfulgt af sygdomsstatus). De genekspression værdier fra fire kohorter af NSCLCs med forskellige tumor stadier (I, II, III) (A), adrenocortikale carcinomer (ACC) med tumor kvaliteter (høje eller lave) (B), brystkræft (BC) med forskellige tumor kvaliteter (I, II, III) (C), og hepatocellulært karcinom (HCC) med forskellige tumor stadier (meget tidligt, tidligt, avanceret, meget avanceret) og normal lever (D) er samlet og præsenteret af zonekort.
Specifikt kohorter fra E-geod-19804, som omfatter 24 NSCLCs med forskellige tumor stadier (i, II, III), der var blevet tilfældigt udvalgt fra det oprindelige datasæt (6 fase i, 6 trin II, og 12 trin III), er fortrinsvis grupperet i henhold til trin. Klynge 1 er fortrinsvis forbundet med mere avancerede stadie tumorer, som det har 8 trin III (89%) tumorer og en trin II tumor. Derimod cluster 2, som har 11 trin I /II (73%) og 4 etape III tumorer, er beriget til fase tumorer tidligt (figur 5A).
De årgange fra E-geod-10927, som omfatter 33 adrenocortikale kræftformer med tumor kvaliteter (høje eller lave), kan også grupperet. Klynge 1 beriget for high-grade tumorer, da det har 13 høj kvalitet (87%) og 2 low-grade tumorer. På den anden side, cluster 2 forholdsvis beriget for lav kvalitet tumorer, som har 11 low-grade (61%) og 7 high-grade tumorer (figur 5B).
kohorter fra E-GEOD- 29431, som indeholder 28 brystcancere med tumor kvaliteter (I, II, III), er grupperet. Fjorten fase I /II og 14 trin III prøver blev tilfældigt udvalgt fra oprindelige datasæt. Klynge 1 har 8 trin III (73%) og 3 fase II tumorer, mens klynge 2 har 11 trin I /II (65%) og 6 trin III tumorer (Figur 5C).
kohorter fra E- geod-6764, som indeholder hepatocellulært carcinom (HCC) og normal lever, er grupperet. Klynge 1 består næsten udelukkende af meget avanceret /avanceret III HCC (91%), mens klynge 3 har hovedsageligt meget tidligt /tidlige tumorer (67%). Alle 8 normale prøver er i klynge 2 (73%), som også omfatter 2 meget tidlige og 1 tidlige tumorer (figur 5D).
Mønstret af gen clustering foreslår, at GACC relateret genekspression kan være relevante som biomarkører at forudsige kræft prognose. For at evaluere denne mulighed blev GACC genekspressionsniveauer analyseret fra et datasæt af 442 lunge-adenocarcinomer [16] og korreleret til 60-måneders overlevelse resultater. Høj ekspression af de højest rangerede GACC gener forbundet med dårlig sygdom udfald (figur 6A). Kombinere GACC genekspression niveau med
GAPDH
plan kan forbedre den forudsigende magt GACC gen-niveau alene i de fleste tilfælde (figur 6B).
(A) direktørens Challenge kohorte med 442 lunge adenokarcinomer fra caArray for Kaplan-Meier overlevelsesanalyse. Opreguleringen af alle valgte højest rangerede GACC genet er associeret med dårlig prognose. Kombination af opregulering af
GAPDH
med individuel GACC gen forbedrer forudsigelse magt (høj GACC genekspression og høj
GAPDH
udtryk (grøn linje)
vs
høj GACC gen udtryk alene (blå linje)). H = høj. L = lav. (B) Statistisk signifikans af Kaplan-Meier overlevelsesanalyse hjælp individuelle GACC genet som markør (
GAPDH-
) eller en kombination af GACC genet og
GAPDH
(
GAPDH
+) som markører. Tabellen viser
s
værdier af chi-square analyse.
Diskussion
I denne undersøgelse blev en offentligt tilgængelig microarray database [17] ansat til at vurdere transkriptionel niveauer af
GAPDH
og tilhørende genekspression i solide tumorer. Dataene for undersøgelsen blev analyseret under anvendelse af Affymetrix GeneChip Human Genome U133 Plus2 eller U133A Array formater, der er almindeligt anvendt til genekspression detektion. Dataanalyse påberåbt sig en større NSCLC kohorte (i alt 330 prøver) at kombineret uafhængige data fra forskellige kilder. Vores identifikation af statistisk signifikante ændringer i
GAPDH
ekspression i tumorer aktiveret evalueringen af genekspressionsprofilen der korrelerede med den for
GAPDH
.
Forhøjede niveauer af GAPDH har været observeret i onkogen-induceret transformation [18], angiogenese [19] og anti-apoptotiske funktion [20] – [22]. I andre undersøgelser har imidlertid GAPDH har været impliceret i at fremme apoptose [23] – [25]. Årsagen til dette paradoks er dårligt forstået [26]. Barbini arbejde [27] har foreslået, at forskellen subcellulære lokalisering af GAPDH kan bidrage til dens modstående biologiske aktiviteter i apoptotiske og prolifererende hepatocytter. De forskellige funktioner af GAPDH kan også reguleres af forskellige niveauer af posttranslationel modifikation af proteinet [28].
Vores analyse viser, at profilerne af GACC genet opregulering er proportionale med anti-senescens i profiler i tumorerne, snarere end at korrelere med fremme af senescens eller apoptose. Vi har identificeret en gruppe af gener, for hvilke mRNA-ekspression tæt korreleret til
GAPDH
ekspression i tumorceller. Generelt har to sådanne genklasser blevet identificeret i tumorerne. Klasse I består af metaboliske pathway relaterede gener. Top rangeret
GAPDH
positivt tilknyttede gener i denne klasse omfatter
triosephosphatisomerase
1 (
TPI1
) og
glucose-6-fosfat isomerase
(
GPI
), som hver især koder for et nøgle glycolytisk enzym. Klasse II omfatter cellecyklus beslægtede gener, som typisk koder for proteiner involveret i G2 /M overgang og M-fase cellecyklusregulering. Af disse er mest informative protein viste sig at være transkriptionel faktor Forkhead Box M1 (FoxM1), et afgørende element for cellecyklus regulering [29] og en vigtig regulator af tumormetastaser [30].
FoxM1
associerede gener
CCNB2
(
r
= 0,75),
CENPA
(
r
= 0,75),
AURKB Hotel (
r
= 0,73),
BIRC5
(
survivin r
= 0,73),
NEK2 Hotel (
r
= 0,69) er blandt de øverste GACC generne. Det nukleare protein CENPF, hvilket er en transskriptionel mål for FoxM1 (
CENPF
,
r
= 0,67), regulerer spindlen samling checkpoint for at sikre korrekt kromosom stabilitet og segregation under mitose [31]. Opregulering af disse gener er konsekvent forbundet med høj-udtryk for
GAPDH
.
Den mekanisme, hvorved GAPDH og FoxM1 kan co-regulerede er uklar. For at udløse cellecyklus relaterede begivenheder, er det muligt, at både GAPDH og FoxM1 translokerer fra cytoplasmaet til cellekernen i cancerceller. Nuklear translokation af GAPDH kan reguleres ved acetylering [32]. FoxM1 er lokaliseret overvejende i cytoplasmaet i sene G1 og S faser. Nuklear translokation af FoxM1 forekommer lige før progression ind i G2 /M-fasen af cellens cyklus og kræver aktivitet i Raf /MEK /MAPK signalvej [33]. Både GAPDH og FoxM1 co-translokere til kernen under G2 /M overgangsfasen gennem deres interaktion med andre proteiner. I denne proces kan KPNA2 (importin alpha 1) interagerer med GAPDH da korrelationskoefficienten af
KPNA2
udtryk med
GAPDH
i NSCLC er 0,75.
GACC gener er opreguleret i cellerne med 3% oxygen inkubation, som har større replikation kapacitet (anti-senescens) end dem dyrket i 20% oxygen. Dette resultat er i overensstemmelse med de seneste undersøgelser viser, at GAPDH udtømning skifter humane tumorceller til en aldrende fænotype [34]. Rescue forsøg, der er ansat metaboliske og genetiske modeller bekræftet, at GAPDH har vigtige regulatoriske funktioner, der linker stofskiftet energi og cellecyklus-netværk. Alt i alt vores data antyder, at GAPDH serverer en nøglerolle i cellecyklusregulering og celleældning under cancer celleudvikling.
Foruden NSCLC, opreguleringen af
GAPDH
og associerede gener , herunder GACC gener, blev observeret i andre tumortyper. Resultaterne antyder, at transskription af GAPDH i tumorer er et vigtigt skridt i cancerudvikling, hvor det kan bidrage til øget cellecyklus-relateret celleproliferation. Denne proces kan også omfatte afvigende glycolyse og gluconeogenese, som de fleste gener i begge veje er opreguleret. Men glukoneogenese genet
FBP1
nedreguleres i tumorer. Under normal glucosemetabolisme overskydende GAPDH kontinuerligt metaboliseres af glykolyse til pyrodruesyre, som derefter omdannes af FBP1 til fructose-1,6-bisphosphat under glukoneogenese. Ved cancer, kan nedregulering af FBP1 resultere i GAPDH akkumulering i cytoplasmaet og kan også forårsage translokation af overskydende GAPDH til kernen. Nedregulering af FBP1 i cancerceller er blevet rapporteret for nylig [35], [36]. FBP1 betragtes et tumorsuppressorgen i gastriske cancerceller og nedregulering af FBP1 der medieres af promotor hypermethylering findes i humant hepatocellulært carcinom og tyktarmskræft. Over-ekspression af GAPDH i tumorerne kan forbinde afvigende glucosemetabolisme med celleproliferation. Dog kan vores analyse ikke udelukke, at den observerede opregulering af både
GAPDH
GACC gener kan være en sekundær effekt af kræft, der kan henføres til den høje energibehov, der kræves for hurtig vækst. Mens apoptose inhiberes, er cellulær metabolisme forøget og centrale metaboliske pathways aktiveres. Desuden har denne undersøgelse været begrænset til måling af transkriptionelle niveau baseret på microarray data, og kan ikke etablere en korrelation mellem genekspression og cellulære proteinniveauer inden for de høje metaboliske miljøer. Yderligere forsøg er påkrævet for at løse disse problemer.
Vores data viser, at opregulering af GACC gener i tumorceller er proportional med deres ondartet status, og dermed kan være en potentiel indikator for sygdom prognose. Baseret på den
GAPDH
positivt forbundet genekspressionsniveauer, den underklasse af NSCLC, binyrebark karcinom, brystkræft og HCC kan også klassificeres til forskellige stadier. Den opregulering af
GAPDH
positivt associeret gener korrelerer med mere alvorlige og /eller senere stadier af kræft. Vigtigst er det, ved hjælp af både
GAPDH
transskription og GACC genekspression niveauer i overlevelse analyse i høj grad forbedre forudsigelseskraft at bruge GACC gen-niveau alene i de fleste tilfælde.
Metoder
genekspression microarray analyser rapporteret i denne undersøgelse anvendte data fra ArrayExpress (https://www.ebi.ac.uk/arrayexpress) af det Europæiske Institut for Bioinformatik (EBI) og caArray (https://array.nci.nih.gov /caarray/home.action) af National Cancer Institute (NCI), som begge er offentligt tilgængelige. Analyserne omfattede uafhængige kohorter fra ArrayEaxpress indeholder NSCLC (E-geod-18.842, E-geod-19188 og E-geod-19804), binyrebark cancer (E-geod-10927), brystkræft (E-geod-29431), hepatocellulært carcinom (HCC) (E-geod-6764), cellelinjer i forskellige forhold (E-geod-19018) og en kohorte fra caArray indeholder lunge adenokarcinomer (jacob-00182) til Affymetrix GeneChip human Genome U133 plus 2 eller U133A Arrays. De CEL filer, som indeholder de rå data fra hvert forsøg var direkte hentet fra EBI eller NCI hjemmeside med særlig tiltrædelse nummer. Data, blev derefter normaliseret med CEL fil kvalitetskontrol evaluering ved hjælp af 3 ‘Expression Arrays Robust Multi-array analyse (RMA) fra Affymetrix software Expression Console (https://www.affymetrix.com). De normaliserede ekspressionsniveauer værdier repræsenterer probesæt intensitet på en log-2 skala. Den integrerede NSCLC datasæt fra ArrayExpress omfatter tre uafhængige NSCLC datasæt til analyse, hvor alle CEL filer fra disse kilder blev kombineret til RMA analyse.
t-test (en-halet) og Pearsons korrelationskoefficient beregning var udføres ved hjælp af Microsoft Excel.
P
værdier af t-test mindre end 0,05 blev betragtet som statistisk forskellig. Chi Square test (chisq.test), zonekort tegning (Heatmap) og Kaplan-Meier overlevelsesanalyse blev udført ved hjælp af open source statistisk værktøj R (version 2.14.1) (Støtte Information). I genekspression analyser blev værdien af et udvalgt genekspression niveau sammenlignet med medianværdien eller 25% kvartil af genekspression i hver kohorte. Numrene højere eller lavere end medianen eller 25% kvartil er plottet i resultaterne. For overlevelse analyse, værdier højere eller lavere end medianen i hvert gen gruppe blev placeret i “høj”, “lav”, eller forskellige kombinationer til analyse. Alle overlevelsestid er tilpasset måneder.
Støtte Information
File S1.
data fil til zonekort (HCCdata.csv)
doi:. 10,1371 /journal.pone.0061262.s001
(CSV)
fil S2.
Datafil for overlevelse analyse (TPX2survival.csv)
doi:. 10,1371 /journal.pone.0061262.s002
(CSV)
fil S3.
R kildekoden til bioinformatik analyse
doi:. 10,1371 /journal.pone.0061262.s003
(DOCX)
Tak
Vi takker Drs. Jeffrey D. Kittendorf og Thomas C. Johnson AQLS Inc., Drs. Nicholas Chi-Kwan Ling, Degang Zhong og Roger Anderson for nyttige diskussion af manuskriptet. Vi takker Affymetrix tekniske support team for konsultationer om dataanalyse.
Leave a Reply
Du skal være logget ind for at skrive en kommentar.