Krooninen sairaus

tiivistelmä

Koska runsaasti bioinformatiikan resurssit ja kasvava monimutkaisuus biologisen tiedon, se on arvokasta integroida tietoa erillisistä lähteistä saada käsityksen rooli geenien /proteiinien terveyden ja sairauden. Olemme kehittäneet bioinformatiikan kehys, jossa yhdistyvät kirjallisuus kaivostoiminnan tiedoilla biolääketieteen ontologioita ja kuraattorina tietokantoja luoda tietoa ”karttoja” geenien /proteiinien kohteisiin. Käytimme tätä lähestymistapaa tutkimuksen beeta-kateniinin, solun adheesiomolekyyli ja transkription säädin osallisina syövän. Tiedon kartta sisältää translaation jälkeisiä modifikaatioita (PTMs) proteiini-proteiini-vuorovaikutuksia, sairauteen liittyvää mutaatiota, ja transkriptiotekijät samanaikaisesti aktivoida beeta-kateniinin ja niiden tavoitteita ja kaappaa suuret prosesseihin, joissa beeta-kateniinin tiedetään osallistua. Kartan avulla, me syntyy kokeellisia hypoteeseja noin beeta-kateniinin biologian normaaleissa ja syöpäsoluissa. Keskittymällä proteiinit osallistuvat useisiin suhteessa tyyppejä, tunnistimme proteiineja, jotka voivat osallistua palautetta silmukoita säännellä beeta-kateniinin transkriptionaalista aktiivisuutta. Yhdistämällä useita verkko suhteet PTM proteoform erityisiä toiminnallisia tietoja, ehdotimme mekanismi selittää havainnon, että sykliiniriippuvaiset kinaasi

CDK5

säätelee positiivisesti beeta-kateniinin koaktivaattori aktiivisuutta. Lopuksi päällekkäin syöpään liittyvä mutaatio datan järjestyksessä ominaisuuksia, havaitsimme mutaatio kuvioita useita beta-kateniinin PTM sivustoja ja PTM entsyymin sitoutumiskohdista jotka vaihtelivat kudostyypin, mikä viittaa useita mekanismeja, joilla beeta-kateniinin mutaatiot voivat myötävaikuttaa syöpään. Kuvattu lähestymistapa, joka kaappaa runsaasti tietoa molekyyli- lajeja geenien ja proteiinien PTM proteoforms, on laajennettavissa muihin proteiineihin ja niiden osallistuminen sairaus.

Citation: Çelen ©, Ross KE, Arighi CN, Wu CH ( 2015) Bioinformatics Knowledge Map for Analysis of Beta-kateniinin Tehtävä Cancer. PLoS ONE 10 (10): e0141773. doi: 10,1371 /journal.pone.0141773

Editor: Min Zhao, University of the Sunshine Coast

vastaanotettu: 24 kesäkuu 2015; Hyväksytty: 13 lokakuu 2015; Julkaistu: 28 lokakuu 2015

Copyright: © 2015 Çelen et al. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään

Data Saatavuus: kaikki asiaankuuluvat tiedot kuuluvat paperin ja sen tukeminen Information tiedostoja.

Rahoittajat: IC tunnustaa Turkin tasavallan opetus- rahoitusta hänen aikana maisteriopintoihin. Tätä työtä on tukenut National Science Foundation (lupanumeroon: ABI-1062520 ja CHW) ja National Institutes of Health (lupanumeroon: 5R01GM080646 ja P20GM103446 sen CHW). Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Lyhenteet : COSMIC, Catalog somaattisista mutaatioista; eFIP, Puran toiminnallinen vaikutus-fosforylaation; GO, Gene ontologia; PPI, Proteiini-proteiini vuorovaikutus; PRO, Protein ontologia; PTM, translaation jälkeisen modifikaation; RLIMS-P, sääntö-pohjainen kirjallisuus Mining System proteiinifosforylaation; siRNA, Sirna; STRING, hakea Työkalu nouto Vuorovaikutus Genes /proteiinit; TCF /LEF, T-Cell Factor /Lymfaattinen Enhancing Factor; TcoF, Dragon Tietokanta Transcription Co-tekijöiden ja transkriptiotekijä Vuorovaikutus proteiinit; TRED, Transkription Regulatory Element Database

Johdanto

runsaasti tietoa merkitystä biologisten mekanismien ihmisten sairauksien, mukaan lukien tiedot proteiini-proteiini vuorovaikutusten (PPI), proteiini translaation jälkeisiä modifikaatioita (PTMs ), geeni /proteiini ilmentymisen ja sairauteen liittyvät mutaatiot sisältyy tieteellisessä kirjallisuudessa ja bioinformatiikan tietokannat. Vaikka on haastavaa kerätä tietoja, jotka liittyvät geenin /proteiinin tai sairaus kiinnostava joka on hajallaan tieteelliseen kirjallisuuteen ja sijaitsevat erikoistuneiden tietokantojen kanssa yhteensopimattomia tiedostoja, kehittäminen järjestelmällinen työnkulun integroida ja analysoida tietoa erillisistä lähteistä on potentiaalia paljastaa puuttuvia yhteyksiä ja johtaa uusiin oivalluksia tautien etiologian ja hoidon.

yhdistelmä tekstin mining työkaluja poimia tietoja tieteellisestä kirjallisuudesta, kuratoinut tietokannat, ja ontologiat, jotka mahdollistavat jäsennelty esitys yksiköiden suhteita, ja käsitteet on tehokas strategia tiedon integroinnin. Aiemmissa työssä [1], kehitimme bioinformatiikan puitteet rakentamiseen fosforylaation-keskeinen verkot, jotka työskentelevät sääntöihin perustuvaa kirjallisuus Mining System proteiinifosforylaation (RLIMS-P) tekstinlouhintaa järjestelmä poimia fosforylaatiotapahtumien tieteellisestä kirjallisuudesta ja tiedot alkaen fosforylaatio ja PPI tietokannat (esim PhosphoSitePlus [2] ja ehjä [3]), samoin kuin proteiini ontologia (PRO) edustaa fosforyloitua proteiini muodostaa (proteoforms; [4]) ja Gene ontologia (GO) [5] toiminnallinen merkintä. Täällä laajentaa tätä kehystä lisätietoja tyyppejä ja soveltaa sitä beeta-kateniinin, erittäin tutkittu proteiinin rooli sairauden, jotta voitaisiin soveltaa myös lähestymistapaa taudin kuljettaja mekanismeja.

Beta kateniinin (geeni nimi:

CTNNB1

) on monitoiminen proteiini, joka toimii sekä adheesiomolekyyli ja transkription koaktivaattoria [6]. Vuonna metazoans, koordinoitu toteutus näistä toiminnoista on kriittinen sikiön kehityksen ja ylläpidon kudoksen eheys aikuisten organismeihin. Tällä solukalvon, beeta-kateniinin on kriittinen osa vyöliitos, rakenteita, jotka välittävät solu-solu kontakteja polarisoitunut epiteelikudoksissa. Tumassa, se toimii transkription koaktivaattori T-Cell Factor /lymfaattisen Enhancing Factor (TCF /LEF) perheen transkriptiotekijöiden ajo kohdegeenien transkription. Vapaa beeta-kateniinin sytoplasmassa nopeasti suunnattu ubikitiinistä välittämän hajoamisen. Sijainti solussa ja vakaus beeta-kateniinin säännellään solunulkoisen vihjeiden sekä monimutkaisen verkoston PTM tapahtumia. Signalointi kautta Wnt-reitin, laukaisee sitoutumisen Wnt ligandin solun pinnan reseptoreihin, stabiloi beeta-kateniinin ja edistää beeta-kateniinia transkriptionaalista aktiivisuutta. Toisaalta, fosforylaatio Ser-45 beeta-kateniini, jonka kaseiinikinaasin I (CKI), jota seuraa peräkkäinen fosforylaatio Thr-41, Ser-37, ja Ser-33 fosforylaation glykogeenisyntaasikinaasi,

GSK3b

, luo tunnistuskohta ubikitiinipromoottori ligaasilla

BTRC

, joka ubiquitinates beeta-kateniinin, kohdistaminen sen hajoamista proteasomia. Dysregulaatio beeta-kateniinin aktiivisuus korreloi voimakkaasti syöpään. Mutaatiot, jotka johtavat beeta-kateniinin disassociation päässä vyöliitos ja paeta ubikitiinistä välittämän hajoamisen seurauksena sen translokaation tumaan, jossa se hyper-aktivoi transkriptiota sen kohdegeenien, joista useat ovat kasvaimia synnyttävän aktiivisuuden [7].

tässä raportissa esittelemme beeta-kateniinin tietoa kartan rakennettu käyttämällä tiedon integrointi lähestymistapa, joka sisältää molekyyli- suhteet, proteiinisekvenssin ominaisuuksia, ja proteoform erityisiä toiminnallisia tietoja. Keskittymällä eri osa-verkkoja ja ominaisuuksia karttaa, selvitimme tieteellisiä kysymyksiä biologisen toiminnan beeta-kateniinin ja sen rooli syövän. Erityisesti meidän tunnettu ryhmä beeta-kateniinin vuorovaikutuksessa proteiinien, joiden ilmentymistä mahdollisesti ohjataan beeta-kateniinin; ehdotimme mekanismi sääntelyä beeta-kateniinin transkription aktiivisuutta sykliiniriippuvaiset kinaasi

CDK5

, joka tunnistettiin beeta-kateniinin regulaattori laajamittainen miRNA-pohjainen knock-down näytön kinome [ ,,,0],8]; ja lopuksi tutkimme beeta-kateniinin syöpään liittyviä mutaatioita yhdessä muiden sekvenssipiirteiden määrittää, kuinka beeta-kateniinin voi esiintyä muutoksia eri syöpätyyppejä.

Tulokset

Rakentaminen ja karakterisointi Beta-kateniinin Knowledge Map

laajentaminen edellisessä työssä kehitimme bioinformaticsframework kaapata ja integroida tärkeitä molekyyli- suhteet ja määritteet kiinnostavia proteiineja rakentamiseen tietämyksen karttojen (kuvio 1). Yleinen lähestymistapa sisältää tekstinlouhintaa havaita molekyylien suhteita tieteellisessä kirjallisuudessa, tietojen yhdistämisen kuratoituja tietokannoista, ja ontologisia edustus tietoja. Kirjallisuudessa mining työkaluja ja tietokantoja käytetään voidaan räätälöidä tunnetut roolit tutkittavan proteiinin; useita esimerkkejä resursseista, jotka voidaan integroida on esitetty kuvassa 1. Koska PTMs ovat keskeisiä säätelijöitä beeta-kateniinin aktiivisuus, korostimme sisällyttäminen rikas PTM tiedot beeta-kateniinin tiedon kartalla. Fosforylaatiotapahtumien liittyy ihmisen beeta-kateniinin havaittiin tieteellisessä kirjallisuudessa RLIMS-P, kirjallisuutta kaivos järjestelmä, joka tunnistaa mainintoja kinaasin, substraatin, ja fosforylaatio sivusto teksti [9]. Beeta-kateniinin PTM proteoforms kuvattu kirjallisuudessa olivat edustettuina PRO [10] ja selityksin, joilla on toiminnallinen tietoja käyttämällä GO termejä [5]. Kaikkiaan tunnistimme 13 ihmisen beeta-kateniinin proteoforms fosforyloitiin eri yhdistelmiä 15 eri sivustoja (kahdeksan seriinejä, kaksi treoniineja, ja viisi tyrosiineilla). Lisätietoja beeta-kateniinin fosforylaation, asetylaatio, ja ubikitinaatio, kuten PTM entsyymit ja sivustoja, saatiin bioinformatiikan tietokannoista. Olemme vain integroitu tietojen käsin kuratoinut tietokannoista kokeellisen validointi (vastakohtana tulokset ennakointivälineet), sekä selkeitä yhteyksiä tukeva näyttö, mieluiten artikkeleihin tieteellisessä kirjallisuudessa. Fosforylaatioon tietoja, käytimme äskettäin kehitetty iPTMnet tietokanta (https://proteininformationresource.org/iPTMnet/), joka tarjoaa yhtenäisen esittely PTM informaatioteksti-louhittu tieteellisestä kirjallisuudesta ja useista laadukkaita kuratoinut tietokantoja, mukaan lukien PhosphoSitePlus [2] -ja Phospho.ELM [11]. Kehittää kattava näkemys roolista beeta-kateniinin, että geenin ilmentymisen säätelyyn ja sairauksien kehittymisestä, laajensimme tietoa kartan sisällyttää beeta-kateniinin vuorovaikutuksessa proteiineja, kuten transkriptiotekijät yhteistyössä aktivoida beeta-kateniinin ja niiden tavoitteita, kuten sekä beeta-kateniinin sekvenssin ominaisuudet, kuten PTM entsyymin sitoutumiskohdista ja syöpään liittyviä mutaatioita.

verkosto beeta-kateniinin molekyyli suhteet on esitetty kuvassa 2. Se koostuu 727 erillisten proteiinien osallistuvat 861 suhteet (S1 taulukko), joista kuusi transkriptiotekijät yhteistyössä aktivoida beeta-kateniinin (pilkullinen mustat reunat), 445 transkriptiotekijä-kohde suhteet (violetti reunat), 381 beeta-kateniinin protonipumpun estäjiä, ja 29 PTM entsyymi-beeta-kateniinin suhteet ( 26 fosforylaatiot (sininen reunat), kaksi asetylaatiot (vaaleanpunainen reunat), ja yksi ubikitinaatio (punainen reuna)). Integrointi Tällaisen tiedon kiinnostavan proteiinin paitsi paljon tietoja, mutta mahdollistaa myös kuroa aukkoja tietoa proteiinin järjestelmien tasolla. Esimerkiksi tutkija voi tunnistaa puuttuvat osat mahdollisen signalointireitin, transkriptiotekijä-kohde palaute mekanismeja, tai monimutkainen sääntely multi PTMs (katso alla). Jos verkko kattavasti kaappaa biologisesti relevantteja beeta-kateniini molekyyli suhteita, niin biologiset prosessit liittyvät verkon solmujen tulisi olla heijastava tunnetuista rooleista beeta-kateniinin. Tämän varmistamiseksi suoritimme GO aikavälin rikastamiseen ja toiminnallinen ryhmittely analyysi, jotka ryhmät rikastettu ehdot perustuvat oletukseen, että ehdot liittynyt vastaavia sarjaa geenit todennäköisesti toisiinsa [12]. Erittäin rikastettua termejä kymmenen klusterit esitetään Treemap kuvassa 3. kanoninen biologisista prosesseista, joissa beeta-kateniinin tiedetään osallistua-transkriptio, solun liikkumista ja Soluadheesioon ovat edustettuina kymmenen klustereita. Klustereita fosforylaation ja signaalitransduktion ehdot todennäköisesti heijastaa painopiste verkkoon beeta-kateniinin PTM, erityisesti fosforylaatiota. Loput klusterit sisältyvät vastauksena hormoni, haavoittaen /tulehdus, ja apoptoosin, jotka kaikki on liitetty Wnt /beeta-kateniinin signalointi kirjallisuudessa [13-15]. Siten suhteet verkon kaapata merkittävimmät molekyyli suhteet beeta-kateniinin.

Verkko kuvaa välisiä yhteyksiä beeta-kateniinin (CTNNB1) PTM entsyymejä, vuorovaikutuksessa proteiinien ja transkriptiotekijät co-aktivoitu beeta-kateniinin ja tavoitteensa.

Rikastettu ehdot ryhmiteltiin toiminnallisia klustereita. Pisimmälle rikastettu ehdot kymmenen klusterit näkyvät Treemap, edustettuina eriväriset lohkoja. Kunkin aikavälin, ruudun koon heijastaa p-arvo termin rikastamiseen.

Mahdollisten Beta-kateniinin Transkription takaisinkytkentämekanismeja

proteiinit verkon sisällä, jotka osallistuvat useammassa kuin yhdessä molekyyli suhteessa ovat erityisen kiinnostavia, koska ne voivat antaa käsityksen sääntely beeta-kateniinin ja koordinointia sen monikäyttöisyyden. Osoittaakseen tätä ajatusta, käytimme beeta-kateniinin verkko tunnistaa proteiineja, jotka saattavat olla mukana transkription takaisinkytkentäsilmukoiden beeta-kateniinin. Palautejärjestelmät, jossa tuote ilmenevän geenin stimuloi (positiivinen palaute) tai vaimentaa (negatiivinen palaute) transkriptionaalisen ohjelma, joka ohjaa sitä, on kriittinen rooli solujen transkription säätelyyn. Esimerkiksi transkriptiotekijän

LEF1

, on osoitettu osallistumaan positiivista transkription takaisinkytkentäsilmukka beeta-kateniinin. Paksusuolen syöpäsoluja, beeta-kateniinin /

LEF1

komplekseja ajaa transkription täyspitkän

LEF1

isoformi, joka voi sitoutua beeta-kateniinin kustannuksella vallitsevaa negatiivista isoformin. Ilmentyneen

LEF1

sitten kumppaniaan beeta-kateniinin ajaa edelleen ilmentyminen täyspitkän

LEF1

[16].

Kuten kuviossa 4A, päättelimme, että mahdolliset välittäjiä takaisinkytkentämekanismeja löytyisi joukossa proteiineja, jotka ovat molemmat beeta-kateniinin transkription tavoitteita ja beeta-kateniinin vuorovaikutuksessa proteiineja. Olemme tunnistaneet alaverkon 35 beeta-kateniinin vuorovaikutuksessa proteiinien (mukaan lukien kuusi beta-kateniinin kinaasien ja kaksi transkriptiotekijöiden yhteistyössä säätelee beeta-kateniinin) sekä beeta-kateniinin itse jotka ovat tavoitteita beeta-kateniinin säännelty transkriptiotekijä (kuvio 4B). Näin ollen nämä ovat proteiineja, jotka mahdollisesti voitaisiin säännellä ilmaisun tasolla beeta-kateniinin ja moduloida myös beeta-kateniinin toiminto. Me viitata näihin proteiinit ”target-interactors” kuvaamaan tätä kaksoisrooli.

(A) työnkulku tunnistamiseksi beeta-kateniinin transkription tavoitteita, jotka vaikuttavat beeta-kateniinin transkriptionaalisen aktiivisuuden, siten osallistu positiivinen ja /tai negatiivista palautetta silmukoita. (B) Sub-verkko beeta-kateniinin vuorovaikutuksessa proteiinien, joiden ilmentymistä säätelee transkriptiotekijä, co-aktivoida beeta-kateniini ( ”tavoite-interactors”). Solmu täyttövärin osoittaa vaikutus vuorovaikutuksessa proteiinien beeta-kateniinin transkriptionaalista aktiivisuutta. Solmut raskas rajat edustavat geenejä, joista on kokeellista näyttöä transkription sääntelyn beeta-kateniinin.

Viisi eri transkriptiotekijät säätelevät ilmentymistä kohde-interactors:

LEF1

, jäsenenä TCF /LEF perhe transkriptiotekijöitä; androgeenireseptorin

AR

; CCAAT /tehostajan sitova proteiini C

EBPA

; estrogeenireseptori

ESR1

; ja ydinvoima tekijä-kappa-B p105-alayksikköä (

NFKB1

). Lukuun ottamatta

LEF1

, nämä transkriptiotekijät eivät ole täysin riippuvainen beeta-kateniinin aktiivisuus; he voivat työskennellä muiden yhteistyössä sääntelyviranomaisten tai aloittaa oman transkriptio. Niinpä kuullut kirjallisuuden selvittää mitä tiedetään osuus beeta-kateniinin transkription kohde-interactors tunnistimme. Viisitoista kohde-interactors plus beeta-kateniinin itse on joko osoitettu säänneltävä beeta-kateniinin pienimuotoista tutkimuksissa (Wnt kotisivu (https://web.stanford.edu/group/nusselab/cgi-bin/Wnt /target_genes); Herbst et al., taulukko 1 [17] tai säädeltiin beeta-kateniinin ainakin kaksi kolmesta koolonsyöpäsolulinjaa tutkinut tuoreessa genomin laajuinen tutkimus [17]. Tähän ryhmään kuuluu enemmistö ( 6/8) ja

LEF1

-regulated kohde-interactors, ja myös useita tavoitteita

ESR1

,

NFKB1

, ja

CEBPA

(kuvio 4B, solmut rohkeita rajojen). Kymmenen geenejä (

CCND1

,

kesäkuu

,

CCND2

,

EGFR

,

LEF1

MET

,

MMP7

,

MYC

,

TCF3

,

TERT

, ja beeta-kateniinin itse (

CTNNB1

)) kasvoivat-säätelee beeta-kateniinin ja kaksi (

FOS

ja

CDH1

) on alassäädetty, jäljellä geenien, suuntaavuus beeta-kateniinin vaikutusta ei ole raportoitu.

kaikki proteiinit, jotka ovat vuorovaikutuksessa beeta-kateniinin välttämättä vaikuta sen transkriptionaalista aktiivisuutta. Tämän vuoksi, seuraava askel tunnistaa mahdolliset transkription palautetta välittäjinä oli määrittää, mitä vaikutusta, jos niitä on, kohde-interactors ollut transkription säätötoiminto beeta-kateniinin (kuvio 4A). Olemme etsineet tietoja käsitellään vaikutuksen kohde-interactors beeta-kateniinin transkription aktiivisuus käyttämällä tekstinlouhintaa mahdollisuus STRING tietokannan [18] ja manuaalisesti tarkistamalla kirjallisuuden mainitsemista MERKKIJonoa todisteita vuorovaikutusta. Jotta tavoite-interactors jotka ovat beeta-kateniinin kinaasien myös etsinyt toiminnalliset merkinnästä beeta-kateniinin proteoforms PRO että fosforyloivatko näiden kinaasien. Näiden tietojen perusteella tunnistimme 14 kohde-interactors jotka lisäävät (kuvio 4B, punainen solmut) ja neljä, jotka vähentävät (kuvio 4B, vihreä solmut) transkriptionaalisen sääntelyn aktiivisuutta beta-kateniinin.

tavoitteellisesti interactors että mahdollisesti lisätä beeta-kateniinin transkription sääntelytoiminnan sisältävät beeta-kateniinin itse ja useat transkriptiotekijät yhteistyötä säätelee beeta-kateniinin: kolme TCF /LEF perheenjäsenet (

TCF3

,

TCF7L1

, ja

LEF1

),

AR

, ja

MITF

, joka ohjaa transkriptiota melanosyyttejä spesifisten geenien [19].

kaksi beeta-kateniinin kinases-

FYN

ja

EGFR

-myös lisäys beeta-kateniinin transkriptionaalista aktiivisuutta.

FYN

fosforyloi beta kateniinia on Tyr-142 ja

EGFR

fosforyloi beeta-kateniinin on Tyr-654. Proteoform erityinen merkintä PRO osoittaa, että Tyr-654-fosforyloitua beeta-kateniinin on parannettu transkriptio liittyviä toimintoja (PR: 000044478). Lisäksi Tyr-142 fosforylaatio vähenee beeta-kateniinin yhdessä vyöliitos, estämällä sitoutumalla alfa-kateniinin (PR: 000036860), tässä järjestyksessä. Vähentäminen yhdessä vyöliitos lisää käytettävissä olevaa beeta-kateniinin käytettävissä transkription säätelyyn tumassa. Myös kaksi muuta kohde-interactors-

MET

ja

MUC

-dissociate beeta-kateniinin päässä vyöliitos ja edistää sen translokaation tumaan [20,21].

Tavoitteena-interactors että vähentävät beeta-kateniinin transkription sääntelytoiminnan teko useiden mekanismien kautta: i) edistämällä beeta-kateniinin hajoamista (esim

GSK3b

fosforyloi beeta-kateniinin on N-terminaalin sivustoja (PR: 000035772) jotka edistävät sen yhdessä ubikitiinipromoottori ligaasilla

BTRC

ja myöhemmin hajoaminen); ii) kanssa tapahtuvan vuorovaikutuksen välityksellä ”inhibiittorit” tumassa (esim

TFAP2A

suoraan inhiboi beeta-kateniinin koaktivaattori aktiivisuuden muodostamalla kompleksi beeta-kateniinin ja adenomatoottisen polypoosin coli (

APC

) proteiinia tumaan [22]); ja iii) lisäämällä beeta-kateniinin yhdessä vyöliitos siten metalleja sitovia sen pois tumasta (esimerkiksi E-kadheriinin (

CDH1

) kumppaniaan beeta-kateniinin klo vyöliitos [6]). On tärkeää huomata, että beeta-kateniinin transkriptionaalisen aktiivisuuden käsittää sekä sen co-aktivaattori ja co-repressorin toimintoja. Siten sillä beeta-kateniinin on osoitettu tukahduttaa

CDH1

transkriptio,

CDH1

varastoimalla beeta-kateniinin pois ydin voi itse asiassa johtaa kasvuun

CDH1

ilme.

Mielenkiintoista, kaseiinikinaasi II (

CSNK2A1

ja

CSNK2A2

, kuvio 4B, sininen solmut) näyttää pystyvän osallistua positiivista tai negatiivista palautetta riippuen mitkä sivustot beeta-kateniinin se fosforyloi. Fosforylaatiota beeta-kateniinin on Thr-393 kasvattaa koaktivaattoria toiminto (PR: 000044474) taas fosforylaatio beeta-kateniinin on Ser-29, Thr-102 ja Thr-112 (PR: 000037187) johtaa sen yhdessä vyöliitos ja epävakautta lisäämällä yhdessä kinaasilla

GSK3b

.

Analyysi kinaasisignaloinnin asetusta Beta-kateniinin transkriptioaktiviteettia

Useita kinome laajuinen Sirna ( siRNA) knock-down näytöt on suoritettu ymmärtää vaikutuksen kinaasisignaloinnin reitit beeta-kateniinin aktiivisuutta ja solukomponenttien jakeluun. Eräässä tutkimuksessa todettiin ryhmän kinaasien joka näyttää positiivisesti säädellä beeta-kateniinin koaktivaattoria toimintaa normaaliolosuhteissa [8]. Yksi kinaasien tunnistettu, mutta ei enempää tunnettu tutkimuksessa, oli

CDK5

.

CDK5

on jäsen sykliiniriippuvaisen kinaasin perheen proteiinikinaasien osallisena kehittämiseen hermoston ja hermosolujen eloonjäämistä [23]. Äskettäin

CDK5

on osoitettu osallistua lukuisiin biologisiin prosesseihin ulkopuolella hermostossa, myös joitakin samoja prosesseja-transkriptio, soluproliferaatiota, ja Soluadheesioon jotka säätelevät beeta-kateniinin [24] . CDK5, kuten beeta-kateniini, on myös tuumorigeneesiin. Esimerkiksi CDK5 edistää solujen vaeltamiseen ja invaasiota haiman syöpäsoluissa, ja esto CDK5 estää haiman kasvainten kasvua ja etäpesäkkeiden [25]. Aktivointi ErbB2 (Her2) ja CDK5 ja sen jälkeen fosforylaation STAT3 transkription sääntelijä liittyy soluproliferaatiota medullaarinen kilpirauhasen kasvaimet [26]. Lopuksi, fosforylaatio androgeenireseptorin jonka CDK5 näyttelee roolia ajo eturauhassyövän kasvua [27]. Niinpä olimme kiinnostuneita käyttämään beta-kateniinin osaamisverkosto tunnistaa mahdollisia yhteyksiä

CDK5

ja positiivinen säätely beeta-kateniinin koaktivaattoria toiminto, joka voi olla merkitystä syövän.

CDK5

fosforyloi beeta-kateniinin on Ser-191 ja Ser-246 (PR: 000037229); kuitenkin, vaikutus tämän fosforylaation beeta-kateniinin transkriptionaalisen aktiivisuuden ei ole raportoitu. Vaikka se on edelleen mahdollista, että

CDK5

suoraan säätelee beeta-kateniinin transkriptionaalisen aktiivisuuden, etsimme todisteita siitä, että

CDK5

voisi toimia epäsuorasti fosforylaation toisen proteiinin beeta-kateniinin biologinen verkkoon. Työnkulun tähän analyysiin on esitetty kuviossa 5A. Ensin tunnistetaan kaikki proteiinien beeta-kateniinin verkko, joka on raportoitu olevan CDK5 substraatteja meidän iPTMnet tietokantaan. Oli 17 tällaisia ​​proteiineja, mukaan lukien kaksi beeta-kateniini kinaasien (SRC ja PAK1), ja erbB3, co-reseptorin kaksi beeta-kateniini kinaasien,

EGFR

ja

erbB2-

. Lisäksi rotta

ErbB2

on raportoitu olevan

CDK5

alustaan ​​PhosphoSitePlus [28]. Ihmisen ja rotan beeta-kateniinin ovat 99% identtinen ja kaikki tunnetut ihmisen beeta-kateniinin fosforylaation sivustot säilytetään; näin ollen on todennäköistä, että ihmisen

ErbB2

voidaan myös fosforyloida

CDK5

. Nämä havainnot esiin mahdollisuuden, että

CDK5

voi epäsuorasti säädellä fosforylaatiota beeta-kateniinin kautta vaikutus muihin beeta-kateniinin kinaasien.

(A) työnkulku tutustumiseen vaikutusten CDK5 on beta- kateniinin transkription aktiivisuutta. (B) Sub-verkosto CDK5 substraattien (sininen solmuja) beeta-kateniinin verkkoon (vaihe 1 työnkulku) (C) Sub-verkosto CDK5 substraattien valittiin jatkotutkimuksiin (vaihe 2 työnkulku). Polkuja joka CDK5 kinaasiaktiivisuuden vaikuttaa beeta-kateniinin (CTNNB1) fosforyloitumisaste ja transkriptioaktiviteettia näkyvät.

ensi suoritti perusteellisen tutkimuksen välisten suhteiden CDK5, erbB2, erbB3, SRC, PAK1, ja beeta-kateniinin perustuu tekstilouhinta tuloksista ja PRO toiminnallinen huomautusta. Kuten on esitetty kuviossa 5B, fosforylaatio beeta-kateniinin by

CDK5

ja kinaasien se säätelee johtaa tuotannon viisi fosforyloidun proteoforms: Tyr-654 fosforyloitua muotoa (PR: 000044478, jonka on tuottanut

EGFR

,

erbB2

tai

SRC

); Tyr-333 fosforyloitua muotoa (PR: 000037192, tuottama

SRC

); Tyr-86 /Tyr-654 kaksinkertaisesti fosforyloitua muotoa (PR: 000037194, tuottama

SRC

); Ser-191 /Ser-246 kaksinkertaisesti fosforyloitua muotoa (PR: 000037229, tuottama

CDK5

); ja Ser-663 /Ser-675 kaksinkertainen fosforyloitua muotoa (PR: 000030192, tuottama

PAK1

). Lukuun ottamatta Ser-191 /Ser-246 fosforyloitua muotoa, PRO merkintä osoittaa, että kaikki nämä muodot ovat kopiointia aktiivisia. Käytimme RLIMS-P tunnistaa lauseet kirjallisuudessa kuvataan fosforylaatiota

ErbB2

,

SRC

, ja

PAK1

by

CDK5

ja käsin tarkastelivat artikkeli kohdat sisältävä lauseet selvittää vaikutukset

CDK5

fosforylaatio substraattiaktiivisuus. Kaksi kinases-

PAK1

ja

SRC

-Oletko estävät

CDK5

ja yksi-

ErbB2

-asetusta aktivoitu [28-30]. Siten

CDK5

voivat vähentävät beeta-kateniinin koaktivaattoria toimintoa sen vaikutukset

PAK1

ja

SRC

ja lisätä koaktivaattoria toimintoa sen vaikutuksista

erbB2

. Nettovaikutus

CDK5

riippuu määriä näitä kolmea kinaasien, niiden suhteellinen affiniteetti beeta-kateniinin että matkapuhelinverkon yhteydessä. Se, että

CDK5

edistänyt beeta-kateniinin transkriptionaalista aktiivisuutta valitussa siRNA näyttö viittaa siihen, että sen roolia

ErbB2

aktivointi voi vallita. Mielenkiintoista,

CDK5

on osoitettu heikentää beeta-kateniinin yhdessä vyöliitos edistämällä fosforylaatio Tyr-654 [31]. Koska Tyr-654 on

ErbB2

fosforylaatio sivuston beeta-kateniinin, tämä tulos on yhdenmukainen meidän hypoteesia, että

CDK5

aktivoi

ErbB2

, joka puolestaan ​​fosforyloi beta- kateniinin on Tyr-654, mikä johtaa siirtyminen beta-kateniinin pois vyöliitos ja tumaan, jossa se voi toimia transkription koaktivaattori. Lisäksi syöpäsoluissa,

CDK5

,

erbB2 /erbB3

, ja beeta-kateniinin on liitetty kautta toisen jäsenen beeta-kateniinin verkko-androgeenireseptorin (

AR

). In

ErbB2-

-overexpressing rintasyöpäsolut, beeta-kateniini co-aktivoi

AR

transkription ohjaamiseksi useiden kasvaimeen edistää tavoitteita, mukaan lukien

ErbB3 {{}}

[ ,,,0],32]. Kuten edellä on mainittu,

AR

aktivaation

CDK5

fosforylaatio on tunnistettu syöpää käyttömekanismi eturauhastuumoreissa [27]. Yhdessä tulosten kanssa meidän kinaasin analyysi, nämä havainnot viittaavat siihen, että CDK5 fosforylaatio sekä

erbB2 /ErbB3

ja

AR

voisi ajaa silmukka, jossa

erbB2 /ErbB3

edistää beeta-kateniinin transkriptionaalisen aktiivisuuden että sitten myötävaikuttaa korkeampi ilmentyminen

ErbB3

. Yhdistämällä kinaasi ja alustan tiedot useissa fosforylaatio tietokannat fosforylaatio keskittynyt kaivos tieteellisen kirjallisuuden tunnistimme koulutusjakson yhdistää beeta-kateniinin ylävirran kinaasi,

CDK5

, osoitettu vaikuttavan beeta-kateniinin yhteistyötä aktivaattori aktiivisuuden kinome laajuinen siRNA näyttö.

Analysis of Cancer-Associated beta-kateniinin mutaatioiden for Cancer Classification

Keräsimme lähes 4100 syöpään liittyvien missensemutaatioita 137 781 jäämiä beta kateniinin ja kartoitettu ne sitten beeta-kateniinin sekvenssi liitettiin Euroopan sekvenssin ominaisuuksia, kuten PTM sivustoja ja PTM entsyymi sitovat motiivit. Yli 90% syöpään liittyvien esiintyy mutaatioita alueella, jota koodaa eksoni 3 beta-kateniinin (tähteet 20-60). Top kuusi useimmin mutatoitunut sivustot kaikkien syöpätyyppien, osuus 6-25% kaikista syöpään liittyviä mutaatioita beeta-kateniinin (kuvio 6A, punaisia ​​pisteitä) sisältävät CKI ja

GSK3b

fosforylaatiokohdat (Ser -45, Thr-41, Ser-37, ja Ser-33) ja kaksi erittäin konservoituneita tähteitä

BTRC

ubikitiinipromoottori ligaasilla tunnustamista motiivi (Asp-32 ja Gly-34). Useat proteoforms fosforyloitiin erilaisia ​​yhdistelmiä neljästä erittäin mutatoitu fosforylaatiokohdat on kuvattu kirjallisuudessa (kuvio 6B). Vaikka kolme neljästä proteoforms (kuvio 6B muodostaa 1, 2, ja 3) sitoutuvat

BTRC

, tekevät niistä epävakaa, neljäs proteoform, fosforyloitu Ser-45 Vain (kuvio 6B, muoto 4, PR: 000035774), löytyy osoitteesta vyöliitos yhdessä E-kadheriinin ja tumassa, mikä viittaa se voi olla aktiivinen rooli tarttuvuus ja /tai transkription säätelyyn [33].

PTM sivustoja, PTM entsyymi sitova sivustoja, ja taajuudet syöpään liittyvää mutaatiota yksittäiset alueet ilmoitetaan. (B) Beta-kateniinin proteoforms fosforyloitiin yhdistelmiä N-päätteen neljän fosforylaatiokohdat Ser-33, Ser-37, Thr-41 ja Ser-45, ja niiden toiminnallinen merkintä.

tutkimiseksi kuvio mutaation taajuuksien poikki yksittäisten syöpätyyppejä, teimme hierarkkinen ryhmittely analyysi 20 eri kudoksissa, joka perustuu niiden jakautuminen syöpään liittyvät mutaatiot yli kuuden useimmin mutatoitunut sivustoja syövän yleinen (Asp-32, Ser-33, Gly-34 , Ser-37, Thr-41 ja Ser-45). Koska yleinen esiintyvyys mutaatioiden näistä alueista on samanlainen oletamme samanlainen taajuus mutaation kerätyt kudokset. Kuitenkin löysimme kaksi klustereiden erittäin selvä mutaatio profiilit syntynyt Tämän analyysin (kuvio 7A). Ryhmä 1 koostuu yhdeksästä kudosten mutaatioita pääasiassa Asp-32, Ser-33, ja Ser-37 ja suhteellisen harvat mutaatiot Thr-41 ja Ser-45 (kuvio 7A, sininen laatikko). Sen sijaan Cluster 2 koostuu neljästä kudosten kanssa mutaatioita Thr-41 ja erityisesti Ser-45 muutamia mutaatiot

BTRC

sitova alue (Asp-32, Ser-33, Gly-34 ja Ser 37; kuvio 7A, vaaleanpunainen laatikko).