Krooninen sairaus

tiivistelmä

Syöpä on ominaista poikkeava kuviot useiden geenien ekspressiota. Nämä merkittävät muutokset geeni-ilmentymisen uskotaan johtuvan ei ainoastaan ​​geneettisen mutta myös epigeneettistä muutoksia. Epigeneettisenä muutokset kommunikoidaan kemiallisia muutoksia, mukaan lukien histoni muutoksia. On kuitenkin epäselvää, onko sitoutuminen histoni-muuttamalla proteiinien genomialuetta ja saattamisesta histonimodifikaation tehokkaasti erottelee vastaavat geenit muusta geenien ihmisen genomin. Teimme geeniekspressioanalyysiä histoni demethylases (HDMS) ja histoni metyylitransferaasit (HMTs), niiden kohdegeenien ja geenien merkitystä histonimodifikaation normaaleissa ja tuumorikudoksissa. Yllättävää kyllä, tämä analyysi paljasti, että on olemassa korrelaatiot ekspressiotasot eri HDMS ja HMTs. Havaitut

HDM Twitter /

HMT

geeniekspressiota allekirjoitus oli ominaisia ​​tietyille normaali ja syöpäsolujen tyyppejä ja korreloi voimakkaasti kohdegeenin ilmentymistä ja geenien kanssa histonimodifikaation. Erityisesti havaitsimme, että trimethylation lysiinin 4 ja lysiiniä 27 erotettu ilmentyy ja ali-ilmentynyt geenejä, mikä oli silmiinpistävän erilainen syöpäsoluissa verrattuna normaaleihin soluihin. Olemme päätellä, että muutokset koordinoitua sääntelyä entsyymejä suorittamalla histonimodifikaation voi toimia perustana globaali epigeneettiset muutokset tapahtuvat syöpä.

Citation: Islam ABMMK, Richter WF, Jacobs LA, Lopez-Bigas N, Benevolenskaya EV (2011) Yhteis- sääntely histoni-modifioivia entsyymejä in Cancer. PLoS ONE 6 (8): e24023. doi: 10,1371 /journal.pone.0024023

Editor: Mikhail V. Blagosklonny, Roswell Park Cancer Institute, Yhdysvallat

vastaanotettu: Kesäkuu 27, 2011; Hyväksytty: 28 heinäkuu 2011; Julkaistu: 23 elokuu 2011

Copyright: © 2011 Islam 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.

Rahoitus: Hanke rahoittivat R01CA138631 (EVB) ja lupanumeroon 115347-RSG-08-271-01-GMC American Cancer Society (EVB). N.L.-B. tunnustaa rahoitusta Espanjan tiede- ja koulutus, avustuksen määrä SAF2009-06954. A.B.M.M.K.I. tukee apurahan alkaen AGAUR Katalonian hallituksen, Espanja. Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

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

Johdanto

genomi tahansa monisoluisen organismin sisältää tuhansia geenejä; kuitenkin vain suhteellisen pieni osa näistä geeneistä ekspressoidaan tietyssä solutyypissä. Osa kriittinen toiminnalliset ominaisuudet aktiivisten ja tukahdutettu todetaan geenin ilmentymisen koskee proteiineja, jotka sitoutuvat ja muuttaa histoni lysiinitähteiden. Histoni lysiini metylaatio tapahtuu pääasiassa sisällä aminopään hännät histonien H3 ja H4, on mono- (me1), di- (me2) tai trimethylation (ME3) tila, ja se on yhdistetty erillisen transkriptionaalisen lopputulokseen. Nämä erilaiset metyloituja tähteitä sitoo useita ”lukija” proteiineja, jotka puolestaan ​​ovat vuorovaikutuksessa transkription aktivaattoreita tai repressoreihin. H3K4me2 /3, H3K36me1 /3, H3K79me1 /2 ja H4K20me1 liittyvät transkription aktivaation, kun taas H3K9me2 /3, H3K27me2 /3, H3K79me3 ja H4K20me3 liittyvät transkription repression. Kun viime löytö histonien demethylases, muuttaminen histoni lysiinitähteiden on nyt nähdään enemmän dynaaminen prosessi kuin aiemmin on ajateltu. Monet tutkimukset ovat osoittaneet, että histoni-modifioivia entsyymejä kohdistaa tiettyihin geenejä, joista jotkut osallistuvat tiettyjä biologisia prosesseja ja reittejä. Se on edelleen keskustelu siitä tavoitteita histoni modifioivan entsyymin saavuttaa sääntelyä kuin yhden moduulin, jonka avulla koordinoitu muutos ilmaisun eri biologisissa prosesseissa, kuten sairaustiloissa tai edustavat sekoitus differentiaalisesti ilmentyvien geenien.

histoni demethylases edustaa muutamia flaviinista riippuvaisen aminiinioksidaasien ja α-ketoglutaraatin-Fe (II): sta riippuvaisessa dioksygenaasit, jotka sisältyvät suuren superperheen, että JmjC domeenin proteiineja (Taulukko S1). Histoni metylaatio suoritetaan myös useiden entsyymien ja useimmiten liittyy katalyyttinen SET verkkotunnuksen (taulukko S1) liittyvät hiivan Set1 ja

Drosophila

Trithorax. Sama muutos voidaan suorittaa useita entsyymejä, jotka useimmissa tapauksissa ovat jäseniä saman proteiinin perhe, mikä viittaa niiden toiminnallisen erikoistumisen kautta differentiaalikaavojen kuvioita. Histoni demethylases poistamalla metyyli ryhmät histoni H3K4 koodataan kahdella peittyvästi geenejä,

KDM5A /JARID1A /RBP2

ja

KDM5B /JARID1B /PLU1

, ja kaksi geeniä sijaitsevat sukupuolikromosomeiksi,

KDM5C

ja

KDM5D

, ja yhä enemmän näyttöä tukee yksittäisiä ja nonredundant roolit tämän perheen [1]. Siksi on mahdollista, että yleinen epigeneettiset maisemaa riippuu alueellinen ja ajallinen jakautuminen vastaavien HDM ja HMT entsyymejä. KDM5A on suoraan sidottu H3K4me3 in vivo [2]. Huolimatta tukahduttavaa demetylaasin aktiivisuus liittyy KDM5A toimivat demetylaation at histoni H3K4, se on rooli sekä transkription repression ja aktivaation [3]. KDM5A sisältää paitsi entsymaattinen domeeni, vaan myös erittäin spesifinen H3K4me3 lukija verkkotunnuksen [4], joka epäilemättä voi vaikuttaa muita muutoksia lähellä joko yhteistoiminnallisesti tai antagonistisesti. Yhdenmukaisesti näiden havaintojen, meidän ChIP-on-chip-analyysi osoitti, että KDM5A sitoutuminen genomisen lokuksen erittäin korreloi transkriptionaalisesti aktiivinen promoottorit, jotka H3K4me3 ja muita muutoksia, jotka liittyvät transkription aktivaation, kuten H3K36me3, H3K79me2 ja asetylointi H3K9 ja K14, mutta ei H3K27me3 [5]. Ottaen huomioon erilaisia ​​toimintoja tunnistettu perheille entsyymien kuten KDM5, se on erityisen kiinnostava ymmärtää niiden vaikutus histoni H3K4 metylaation promoottori- ja riippuvaista solutyypistä tavalla.

Perimän analyysit

Drosophila

ja nisäkkäiden osoittivat, että Trithorax ryhmä (TrxG) geenit antagonisoivat sääntelyä Polycomb- (PCG) geenien luoda ohjelmistoon vaihtoehtoisia valtioiden geeniekspression. Kertyvät näyttö on osoittanut, että rekrytointi HMTs tai HDMS vastustaa toiminnan samaan genomialuetta pohjana kehityksen kannalta merkittävät päätökset. Erityisesti HMTs MLL1 ja EZH2 ovat komponentteja Trithorax ja Polycomb- kompleksit, vastaavasti, joilla on tärkeä rooli sääntelyn kehittävän geenien sekä

Drosophila

ja selkärankaiset. Perustuen parantamista fenotyypin trxG mutaatioiden ja tukahduttaminen fenotyypin PcG mutaatioita,

KDM5A

ortolog Drosophila, geeni

kansi

kuuluu trxG ryhmään geeni [6]. Vaikutukset mutaatioiden PCG ja TrxG geenien

Drosophila

johti paradigmaattista näkymä homeotic (

HOX

) geenisäätelyn. Selkärankaisissa,

HOX

geenit ovat myös herkkiä menetys H3K4-spesifisten HMT MLL1 tai HDM KDM5A, ja H3K27-specific HMT EZH2 [4], [7], [8], [9], [ ,,,0],10]. Kuten

Drosophila

, poistaminen MLL1 SET verkkotunnuksen hiirissä johtaa homeotic fenotyyppiin [11]. Tärkeää on, uudelleenjärjestelyjä

MLL1

geenin ihmiseen patogeneesiin liittyvien erilaisten aggressiivista ihmisen leukemioiden. Disregulation on

HOX

geenien MLL1 fuusioproteiinien näyttää keskeinen rooli tässä muutoksessa [9]. Sen jälkeen selvittäminen roolin MLL translokaatioita patogeneesissä leukemia tuli löytö KDM5A leukemia kasvaimia synnyttävän vaurio, jolloin vapauttamisen

HOX

ja muut linjaa-geenit [4]. Kun otetaan huomioon vaatimus asianmukaiselle tasolle ilmentymisen jokaiselle näistä osallistuvien entsyymien HOX geenisäätelyn, on mahdollista, että kukin tila on seurausta yhdistetyn aktiivisuuden histoni modifioivia entsyymejä. Tuoreessa tutkimuksessa todettiin, että tämä selittää dynamiikka kunkin valtion, kun siirrytään toiseen tilaan on riippuvainen suhteelliset tasot PcG, TrxG ja aktivaattoreita in

cis

-regions locus [12]. Erityisesti erilaistumista kantasoluja liittyy resoluutiota poised tilasta ”pluripotenttisuus geenit” ja sukua-geenit läpi muutoksen tasapainon PcG ja TrxG komplekseja. Näiden geenien havaittiin rikastettu kaksiarvoisia H3K4me3 ja H3K27me3 merkkejä. Sitä vastoin solut voidaan palauttaa kantasolujen ominaisuuksia kautta aktivoituminen pluripotenttisuus geenien ja tukahduttaminen sukujuuret-erityisohjelma, joka liittyi resoluutiota kahdenarvoisen merkin vastaavaan univalentit merkki. Kyky solujen säilyttää poised, tukahdutettu tai täysin aktiivinen valtioiden näistä geeneistä [12] on kriittinen etenemistä Syöpätilassa. On oletettu, että taustalla nämä tapahtumat on muutos TrxG /PcG tasapainoa hyväksi tietyn kompleksin [13].

On hieman yllättävää, että vaikka suuri määrä vastikään tuotettu geenien ilmentyminen data normaalissa tai kasvaimen kudokset, ei ollut ilmaus tutkimuksia tavoitteiden histoni modifioivia entsyymejä maailmanlaajuisesti. Edustavilla, sisäisesti johdonmukaisia ​​ilmaisu aineistot useista normaalin ja kasvaimen kudokset ja solulinjoista, olemme tunnistaneet solutyypeissä, ja kasvaimia, joissa geenit, jotka koodaavat HDMS ja HMTs ovat näkyvästi ilmaistaan ​​ja ali-ilmentynyt. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet riippuvuuden ilmaisun erityisen HDM /HMT kohdegeenien tasolla on HDM tai HMT. Täällä analysoimme suurien tietomäärien epigeneettiseltä geenien, mukaan lukien joukko kohdistu suoraa KDM5A, joukko kohdistu suoraa EZH2, ja sarjaa H3K4 ja H3K27 trimetyloidaan geenejä. Silmiinpistävän, meidän analyysi paljasti, että koko joukko geenejä voidaan hyvin korreloi ilmentymisen tason kanssa geenin ilmentymisen vastaavaa entsyymiä. Yhdenmukainen vastakkaiset toimintaan TrxG ja PcG proteiineja, tämä analyysi paljasti anti-korrelaatiota ilmentymisen KDM5A ja EZH2 tavoitteita, ja geenien ominaista asianomaisten histonimodifikaation. Tämä tutkimus kyettiin tunnistamaan sarjaa yhteistyössä säänneltyjen

HDMS

ja

HMTs

, joka käsittää

HDM Twitter /

HMT

geeniekspression allekirjoitus. Korrelaatiot että havaitsimme normaaleissa kudoksissa olivat erilaisia ​​korrelaatioita havaittu syöpäsoluissa. Ottaen huomioon useita muutoksia HDM ja HMT geenien syöpäsoluissa, vaikuttaa siltä, ​​että tämä lähestymistapa voi tuottaa uusia toiminnallisia yhteyksiä histoni modifioivia entsyymejä, jotka voivat olla hyödyllisiä suunniteltaessa yhdistelmänä syövän hoidossa.

Tulokset

korrelaatiot ilmentymisessä HDMS, HMTs, tavoitteensa ja geenien histoni H3K4 ja H3K27 metylaation

laajimmin tutkittu merkkejä aktiivisen ja tukahdutettu chromatin ovat histoni H3 metyloitu K4 ja K27, vastaavasti. KDM5A merkittävästi päällekkäinen H3K4me3 tavaramerkkien alueille klo transkription aloituspaikkoja, ja EZH2 sitoo koko H3K27me3 alueilla [14]. Olemme aiemmin osoittaneet, että yhdenmukainen läsnäolo H3K4me3 tavaramerkin geenit käytössä KDM5A U937-soluissa, nämä alueet olivat erittäin kopioinnin suhteen aktiivisia U937-soluissa [5]. Olemme myös kuvattu, käyttäen

z

-score analyysi, edulliseen ilmentyminen Tästä KDM5A tavoitteet ihmisen kudoksissa [5]. Tämä viittasi siihen, että KDM5A kohdegeenien muodostavat moduuli ominaista korkeampi ilmentyminen ja läsnäolo H3K4me3. Vaikka on yleisesti oletettu, että molemmat toiminnot ovat riippuvaisia ​​läsnä osallistuvien entsyymien H3K4 metylaation välinen korrelaatio ilmenemisen taso tämän moduulin ja entsyymin samoissa soluissa ei ole osoitettu.

Koska ero ilmaisu of KDM5A moduuli erityisesti kudoksissa, tutkimme jos

KDM5A

myös differentiaalisesti ilmaistaan ​​samoissa kudoksissa. Itse asiassa analyysi

KDM5A

normalisoitu ilmentymisen tietoja kokoelman ihmisen kudosnäytteiden GeneAtlas (BioGPS tietokanta) osoitti, että

KDM5A

ilmentyy suuresti soluissa, jotka ovat peräisin luuytimen ja ääreisverenkierron veren, jossa tavoitteensa geenit ilmentyy (

z

-score 1,96) (kuva 1A ja B, taulukko S2 ja taulukko S3). Pearsonin korrelaatiokerrointa (PCC) kuvaamaan korrelaatio ilmentymisessä KDM5A moduulin tasoa

KDM5A

, huomasimme, että korrelaatio oli erittäin merkittävä kaikissa kudoksissa (PCC = 0.65 kuviossa 1C ja taulukko S4) .

(A) absoluuttinen (log

2) ilmaus arvot H3K4 erityisiä HDM KDM5A, ja H3K4-erityisiä HMTs 73 eri normaaleissa ihmisen kudoksissa (BioGPS tietokanta) on rajattu värikoodattu heatmap, jossa punainen osoittaa korkeampi geenin ilmentymistä ja vihreä ilmaisee alemman ilmaisua. Ilmaisu arvot ja näytteen merkintä on esitetty taulukossa S2. Useita geenejä, mukaan lukien

KDM5A

ja

MLL1

, näyttää korkeampi ilmentyminen muutamissa solutyyppejä. (B)

Z

-score arvot etuoikeutetut ilmaisun ja ali kohdegeenien KDM5A (U937-solut), EZH2 (ES-solut) ja geenien näyttämällä H3K4me3 tai H3K27me3 (MCF-7-solut).

Z

-score arvot rajattu eriväristä heatmap, jossa punainen merkitsee yli-ilmentyminen tavoitteiden ja sinisen merkitsee ali tavoitteita; harmaa osoittaa, ettei merkittävää eroa odotusarvo. (C) Pearsonin korrelaatiokerroin (PCC) ilmentymisen taso

KDM5A

,

EZH2

ja geenin moduulit (B). Expression of KDM5A moduulin ja H3K4me3 moduulin korreloi ilmaus

KDM5A

geeni. Silmiinpistävän, ilmentyminen molemmat moduulit on negatiivinen korrelaatio ilmaus EZH2 moduulin ja H3K27me3 moduuli. (D) PCC ilmentymisen profiili tahansa parin geenien (A). Korkea korrelaatio välissä näytetään

KDM5A

ja

MLL1

geeniekspressiota, mikä voi selittää yleistä korrelaatiota

KDM5A

ja sen tavoitteita (C). PCC-arvot on kuvattu värikoodattu heatmap tavallisella 1 emäksiä mittakaavassa, jossa magenta (+1) arvo on suurempi positiivinen korrelaatio ja vihreä (-1) arvo on suurempi anti-korrelaatio. PCC-arvot (C) ja (D) annetaan taulukoissa S4 ja S5.

Yksi mielenkiintoinen kysymys on verrata ilmaus tavoitteista on HDM /HMT yleisiä geenien ilmentymistä asianomaisten histonimodifikaation. Kun otetaan huomioon suora sitoutuminen KDM5A on H3K4me3 [2], analysoitiin geenien ilmentymistä näyttää H3K4me3 ja verrattiin sen ilmentymisen KDM5A tavoitteita. Aikaisemmin osoitimme, että jos otamme meidän analyysissä diffuusi histiosyyttistä lymfooman U937-solut tai U937-solut erilaistuvat monosyytit ja makrofagit, vaikka erilaista KDM5A tavoitteet, analyysi osoittaa niiden suosivista ilmaisun samojen kudosten [5]. Siksi myöhemmissä analyyseissä olemme tietoisesti käytetty geenikohteet saatu eri solulinjoista. Jatkoimme käyttäen KDM5A aineisto U937-soluissa, mutta käytetään H3K4me3 aineisto rinta- adenokarsinooma MCF7-soluissa [15]. Käyttämällä näitä aineistoja, huomasimme, että kudokset yliekspressioon

KDM5A

ja KDM5A kohdegeenien myös näyttää etuoikeutettu geenien ilmentymistä näyttämällä H3K4me3. Vertailu koko GeneAtlas kudosten osoitti, että geenien H3K4me3 oli ilmentyy samalla kudoksissa, joissa KDM5A kohdegeenien oli yli-ilmentynyt (PCC = 0,74), mikä viittaa siihen, että yli-ilmentyminen KDM5A kohdegeenien johtuu H3K4 metylaatio.

kuten H3K4 HMTs voi suoraan vaikuttaa ilmaus tavoitteita HDM KDM5A, kysyimme, voisimmeko tunnistaa H3K4 HMT jonka taso korreloi

KDM5A

ekspressiotaso, ja voi selittää korkeamman ilmentymisen H3K4me3 moduulin GeneAtlas. Havaitsimme suhteellisen yhtenäinen lauseke

MLL2

,

MLL3

,

SET1B

ja

set7

eri kudosnäytteistä (kuva 1A ja taulukko S2). Sen sijaan

MLL1

,

SET1A

,

PRDM9

ja

SMYD3

osoittivat erittäin kudosspesifisiä malleja ilmaisun.

SMYD3

näkyy näkyvästi ilmentyminen keskushermostossa. Siellä oli korkeampi ilmentyminen

MLL1

vuonna hematopoieettiset solut, erityisesti CD4

+ ja CD8

+ T-solujen, näytetään etuoikeutetut ilmaus H3K4me3 moduulin. Yhdenmukaisesti näiden havaintojen, hiiri CD4

+ CD8

+ T-solujen tiedetään ilmaisemaan

MLL1

geeni [16] ja H3K4 metylaatio korreloi erittäin kanssa geeniaktivaatiota CD4

+ T soluihin [17]. Käyttämällä PCC kuvaamaan korrelaatiota ilmentymisen tasolla eri geenissä pareittain, huomasimme, että

KDM5A

ja

MLL1

näkyy korkea korrelaatio ilmentymisen (PCC = 0,58 kuvassa 1D ja taulukko S5). Sekä verisolujen,

MLL1

ja

KDM5A

suuri joko ekspressiotasot käpylisäke, ja tämä korreloi korkeamman ilmaus H3K4me3 moduulin. Käpyrauhaseen perustetaan vuorokausirytmin varten kiertävän melatoniinia. Useat histonimodifikaation liittyy transkriptiota on osoitettu värähtelemään käpyrauhaseen [18].

MLL1

ja

KDM5A

voi osaltaan differentiaaligeometriaan transkriptio käpylisäke, joka voi olla jopa 100-kertainen, kautta värähtelyn H3K4me3. Nämä tiedot viittaavat siihen, että useita H3K4 HMTs osoittavat erittäin kudosspesifisiä ekspressiokuviot. On vakiintunut kudosspesifisyyttä ilmaus MLL1 ja KDM5A, kaksi histoni modifioivia entsyymejä, jotka liittyvät leukemiaan. Niiden tasoa voidaan säätää täyttämään vaatimukset H3K4 välittämän prosesseja.

Edellä tulos oli yhdenmukainen merkittävää päällekkäisyyttä KDM5A tavoitteiden ja H3K4me3 alueilla useita solulinjoissa [14]. Sen tutkimiseksi, jos sama pätee tavoitteet muiden histoni modifioivia entsyymejä, analysoitiin geenien ilmentymistä kanssa H3K27me3 saman tutkimuksen MCF7-soluissa ja EZH2 kohdegeenien määritetään ES-soluihin [19]. Jälleen, löydettiin suuri korrelaatio tason ilmentymisen molemmat moduulit (kuvio 1 B ja 1 C). Unexpectingly, samalla kudoksissa, joissa KDM5A tavoitteita ilmentyy, The EZH2 tavoitteet merkittävästi ali-ilmentynyt (PCC = -0,68 kuviossa 1C ja taulukko S4), joka korreloi voimakkaasti ali-geenien näytetään H3K27 metylaatio (PCC = -0,82). Kohdegeenien määritetään EZH2 oli ali-ilmentynyt solujen peräisin luuytimestä ja ääreisverenkierron (

z

-score -1,96) (kuvio 1 B). Silmiinpistävän, eriytetty kudoksiin, kuten aivoihin geeniekspression valtiot olivat päinvastainen, jossa yliekspressio EZH2 moduulin ja aliekspressioon KDM5A moduulin. Kuitenkin, anti-Vastaavaa käyttäytymistä välillä ilmentymistaso kummankin moduulin pysyi kaikissa kudoksissa. Nämä tiedot osoittavat, että on olemassa intiimi ylikuulumisen perustamisesta ekspressiotasot KDM5A moduulin ja EZH2 moduuli. Tämä on merkittävä havainto viittaa siihen, että epigeneettisellä maisema voidaan kuvata yksinkertainen yhdistelmä moduuleja riippuvaisia ​​HDM /HMT ilme.

HDM

ja

HMT

kudosspesifinen ilmaus profiilit

sisällä

JmjC

geenejä, 12 geeniperheistä voidaan määritellä perusteella fylogeneettiseen tietojen ja yleisen domain rakenne [20]. Monet näistä perheet ovat kokeneet syntymän ja kuoleman kehitystä, mukaan luettuina päällekkäisyyksiä yhteen linjaa ja tappio toisessa linjaa.

KDM5

alaperheessä jossa eri geeni jäsenillä on erittäin erikoistuneita tehtäviä, syntyi geenikahdennustapahtuman jälkeisiä tapahtumia eroavuus selkärankaisten hyönteisiltä. Todellakin, erilaiset

KDM5

perheen geenien näyttää kudosspesifisiä ilmaisua, näkyy paitsi sukupuoleen erityinen ilmaus mutta myös autosomisesti ilmaisu (kuvio 2A). Lisäksi, joissakin kudoksissa voi riippua vähemmän histoni demethylases kuin muut kudokset ja metylointi voidaan sen sijaan poistaa muilla mekanismeilla. Tilanteen korjaamiseksi, kysyimme, oliko kudokset ilmentävät

HMTs

kanssa havaittavissa tai alhainen

HDMS

. Olemme havainneet, että eturauhasen oli suhteellisen puutteellisia

HDMS

ja näyttää suhteellisen korkea ilmentyminen

HMTs

(kuvio 2A). Nostamalla HMT toiminta voisi mahdollisesti johtaa histoni hypermetylaation vuonna Eturauhaskarsinoomapotilailla. Sen sijaan, edulliseen ilmentyminen

HDMS

havaittiin hematopoieettisen järjestelmän, kun taas

HMTs

olivat erittäin ilmaistaan ​​maksassa. Yllättäen aivoissa oli suhteellisen puutteellisia sekä

HDMS

ja

HMTs

. Löytää, jos

HDM /HMT

ekspressiokuviota pysyy samana aikana neeoplastic muutosta, koska ensimmäinen askel, suoritimme samanlainen analyysi syöpään solulinjoja GSK aineisto. Ekspressiokuvioanalyysi oli huomattavasti erilainen syöpäsolulinjoissa verrattuna solujen normaalin kudoksen (kuvio 2A ja 2B). Kun taas

HDMS

olivat yleensä ali-ilmentynyt eturauhasen ja aivojen kudokset terveiden yksilöiden (kuvio 2A), erityisesti HDMS havaittiin yliekspressoituvan eturauhas- ja aivosyövän peräisin olevia soluja (kuvio 2B).

(a) ilmentyminen

HDM

s ja

HMT

s normaaleissa ihmisen kudoksissa. Gene-normalisoitu ilmentyminen arvojen (log

2) 26 HDMS ja 11 HMTs esitetään yksitoista kudoksia (BioGPS tietokanta). (B) ilmentäminen

HDM

s ja

HMT

s syöpäsolulinjoissa. Gene-normalisoitu (log

2) ilmaisu arvot kertyi yksitoista solulinjoja GSK aineisto. Expression tasolla kunkin geeni kuvata suosivista ilmaisun ja ali, jotka osoittivat suhteellisen korkea ilmentyminen useiden

HDM

ja

HMT

geenejä syöpäsoluissa verrattuna normaaleihin soluihin.

Syöpä tyyppikohtaisia ​​geeniekspression muutoksia HDMS /HMTs ja niiden tavoitteita

analyysin edellä, me arveltu, että koordinoitu asetuksen taustalla toiminnallisia vuorovaikutuksia yhteistyössä ja vastakkaiset HDM ja HMT toiminta on kriittinen kasvaimen sekä normaalia kudosta, mutta kasvaimissa me havaita selvä korrelaatio geenien ilmentyminen. Tämän hypoteesin testaamiseksi käytimme GSK aineisto, suurin kokoelma geenien ilmentyminen tietoja saatavilla syöpäsolun linjat. Tämä joukko 264 näytteistä sisältää enimmäkseen hematopoieettisten ja keuhkosyövän solulinjat, ja vaihtelevan määrän solulinjojen 16 muista kudoksista (taulukko S6). Suoritimme ilman valvontaa hierarkkinen klusterointi näytteiden jotta tunnistaa

HDM

geeniekspression allekirjoitus syövässä. Tämä analyysi paljasti kolme suurta klustereita (kuvio 3A). Yllättäen, kun solulinjoja järjestetty sen mukaan

HMT

ilmaisun, se oli samanlainen ryhmittymä (tietoja ei esitetä), viittaa siihen, että ekspression

HDMS

ja

HMTs

on riippuvaisia ​​toisistaan. Huomasimme, että näytteet kunkin klusterin peräisin tiettyjen syöpien; keuhkosyöpä solulinjat havaittiin kaikilla kolmella suurella klustereita vaan rajoittui subclusters. Tärkeimmät klusteri 1 (punaisella kehystetty alue) osoitti suhteellisen korkea ilmaisun ja käsitti hematopoieettisten solulinjojen. Cluster 2 (sininen kehystetty alue) muodostettiin ihon, haiman ja luun solulinjoissa, joka osoitti suhteellisen heikkoa ilmentymistä. Cluster 3 (keltaisessa kehystetty alue) osoitti väli- ilme, rinta-, paksusuolen ja keskushermoston syöpä solulinjoja muodostavat tämän ryhmän.

(A) valvomaton hierarkkinen klusterointi 264 eri syöpäsolun linjat 18 kudostyypeissä (GSK-tietokanta) ekspressiota varten

HDM

s (vasen paneeli) osoittaa kolme suurta klustereita. Log

2 normalisoitu geenien ilmentyminen edustaa värikoodattu lämpökartta. Punainen osoittaa suhteellisen korkea ilmaisun ja vihreä tarkoittaa suhteellisen pienempi ilmentyminen geenin keskiarvo kaikissa solulinjoissa. Pylväät edustavat geenejä ja rivit edustavat näytteet. Normalisoidut ilmentäminen

HMT

s esitetään oikeassa paneelissa. Legenda ja laajuus ovat kuviossa 2. (B) PCC ilmentymisen taso

KDM5A

,

EZH2

ja geenin moduulit (C) klusterin 1. PCC Arvot on kuvattu kuten kuviossa 1 (C) Enrichment analyysi, käyttäen

z

-score tilastoja, ilmentymisen taso näytetään geenin moduuleja, kuten kuviossa 1 (B). Täydellinen luettelo

z

-score arvot jokaisesta näytteestä ja geeni esitetään taulukossa S7. Tässä aineisto näytteet samasta tuumorityypille ryhmitelty yhteen perusteella joko HDMS, HMTs tai niiden kohdegeenin ilmentymisen.

Useat riviä todisteet tukevat tarkkuus paljasti

HDM /HMT

geeniekspression allekirjoituksia. Yhdenmukainen vapauttaminen KDM5A leukemiassa [4], tämä geeni vallitsevasti ilmaistu klusterin 1 ja

KDM5A

yliekspressio nähdään keuhkosyövän solulinjat voivat johtua niiden CD133-positiivinen merkki [21]. Ilmentäminen

KDM5A

homologi

PLU1 /KDM5B

oli sen sijaan hyvin erilainen kuin

KDM5A

ilme.

KDM5B

oli poissa klusteri 1 ja oli hyvin voimakkaasti ilmaistu rintasyöpä- solulinjojen 3. ryhmän Aiemmat tutkimukset osoittivat

KDM5B

yli-ilmentymisen edennyttä rintasyöpää syöpä ja rintasyöpä solulinjoissa [22]. Yhdenmukainen säätelyä EZH2 aggressiiviseen syöpiä [23], klusterointi paljasti suuren ilmaus

EZH2

ja ryhmä 1, joka sisälsi näytteet erittäin aggressiivinen verta ja keuhkosyövässä.

Koska HDM ja HMT näyttöön syöpäspesifisessä geeniekspression allekirjoitus, kysyimme, onko korrelaatio niiden kohdegeenin ilmentymistä tai geenien ilmentymistä merkitty histoni metylaation menetetään syöpänäytteissä. Ostimme ilme tiedot KDM5A tavoitteet ja EZH2 tavoitteet päässä GSK aineisto ja sovellettu

z

-score analyysi tutkia merkitys niiden yhdistetty ylä- tai alisäätely eri syöpäsolulinjoissa näytteitä. Huomasimme, että samanlainen normaaleihin soluihin, EZH2 tavoitteet ovat vahvasti yksipuolisesti vastaava ilmaisu kanssa H3K27me3 moduulin (PCC = 0,86), kun taas KDM5A moduuli näkyy anti-suhteutettu käyttäytyminen esittämiseen EZH2 moduulin (PCC = -0,67) ja H3K27me3 moduuli ( PCC = -0,73) (kuvio 3B). Näytteet, joilla on korkein

z

-score arvot KDM5A moduuli ja alin

z

-score arvot EZH2 moduuli löytyi leukemia näytteitä klusterin 1 (kuvio 3A ja taulukko S7), joka oli yhdenmukainen korkea ekspressio näiden moduulien normaali veren solutyypeissä (kuvio 1 B). Kuitenkin, toisin kuin normaaleissa kudoksissa, ei ole taipumusta H3K4me3 moduuli on yli-ilmentynyt samassa syövän näytteistä kuin KDM5A moduuli (PCC = 0,07) (kuvio 3B, 3C ja taulukko S8). Vielä silmiinpistävää eroja esillä cluster 2, jossa suurin osa

HDMS

ja

HMTs

ilmaistiin pienempi. Klusterin 2, ei ollut merkittäviä korrelaatioita ekspression tahansa neljästä moduulista (kuvio 3C). Siksi syövän erityinen

HDM Twitter /

HMT

geeniekspressiota allekirjoitus todennäköisesti sanella maailmanlaajuisia muutoksia histoni metylaatio vaikuttavat kohdegeenin ilmentymisen.

Koska GSK näytteet samoilta kasvaintyypeille ryhmitelty yhteen perusteella joko

HDMS

tai

HMTs

geeniekspressiota, kysyimme, voisimmeko paljastunut tapauksia

HDM

ja /tai

HMT

yhteissääntelyn ihmisen syövässä. Me lasketaan pareittain yhdistysten keskuudessa

HDMS

ja

HMTs

(taulukko S9), voidaan tunnistaa ja visualisointi ”rikastus” liitettyjen parien (kuva 4). Olemme osoittaneet korkea korrelaatio

KDM5A

ja

MLL1

geenin ilmentymistä, mikä voi selittää yleistä korrelaatiota ilmentymisen

KDM5A

ja sen tavoitteet (kuvio 1) . Kuitenkin syöpäsoluissa emme pystyneet havaitsemaan korrelaatio

KDM5A

ja

MLL1

ilmaisua, vaikka vain hematopoieettisten solulinjojen katsottiin (PCC = -0,03). Korkeimmat PCC-arvot, mukaan lukien anti-korrelaatio

PKDM10B

ja

MLL1

(PCC = -0,62), ja korrelaatio

KDM5B

–

ASH1

(PCC = 0,82) ja

KDM2A

–

MLL1

(PCC = 0,74) paria, paljastui koolonsyöpäsolulinjaa. Löysimme negatiivinen korrelaatio

EZH2

ja

MLL1

lauseke (PCC = -0,56) paksusuolen syövän ja positiivinen korrelaatio

EZH2

ja

KDM1A

lauseke (PCC = 0,65) keuhkosyövän, mikä viittaa välistä H3K27 metylaatio ja H3K4 demetylaatio. Monissa tapauksissa paljasti yhdistysten ryhmittyivät proteiinin perheitä. Esimerkiksi ilmaus

PKDM10A

,

-B

ja

-C

muotoutuneet keuhkosyöpä-erityisiä korrelaatio keskenään ja muiden

HDM

s ja

HMT

s. Siksi uusi

HDM /HMT

geeniekspression allekirjoitus voidaan selittää korrelaation puuttuminen välillä KDM5A moduulin ja H3K4 moduuli syöpä (kuvio 3B) verrattuna normaaliin kudokseen (kuvio 1C). Säädellään keskitetysti

HMT

s ja

HDM

s voi tarjota toimivuus erittäin spesifisiä, vielä-to-be-tunnistaa, biologisia prosesseja. Kun yhdistetään voimalla valvomattoman hierarkkinen klusterointi, PCC-analyysi voi paljastaa monia muita korreloivat pareittain.

PCC arvot tahansa geenipari ilme profiili hematopoieettisten, keuhko- ja paksusuolen solulinjoja on kuvattu värikoodattu lämpökartta . Legenda ja laajuus ovat kuin kuviossa 1.

ilmentäminen HDMS ja HMTs primaarisissa ihmisen kasvaimissa

Tämän ensimmäisen arvioinnin ilmentymismalleja eri pahanlaatuisia kasvaimia käyttämällä tasyöpäsolulinja data, me seuraavaksi tutkituista transkriptipitoisuuksissa sadoissa syövän kudosnäytteistä. Näitä tarkoituksia varten, käytimme RT-qPCR-analyysi, joka on parempi menetelmä geeni-ilmentymisen kvantitaation kuin microarray tutkimuksia. Kun taas

KDM5A

ja

KDM5B

ovat erittäin homologisia pari geenejä, niiden ekspressiokuvioita eri solulinjoissa monipuolinen (kuvio 3A). qPCR analyysi

KDM5A

ja

KDM5B

tasossa cDNA array, joka sisältää 337 näytettä yli 17 kudostyypit osoitti, että

KDM5A

taso oli korkea kiveksissä ja alhainen lymfaattisen pahanlaatuisia kasvaimia (kuvio 5A, Kuva S1 ja taulukko S10). Sen sijaan

KDM5B

taso oli korkea rintarauhaskudokseen, lisämunuaiset ja kohdunkaula (kuvio 5A). Yhdenmukainen

KDM5B

yli-ilmentymisen pahanlaatuisten rinta- kasvaimissa [22], joka on erittäin kasvaa

KDM5B

taso havaittiin cDNA näytteissä ensisijainen ductal rintojen adenokarsinoomat (taulukko S10).

KDM5B

ilmaisu myös korreloi keuhkosyövän vaiheissa kasvaa vaiheittain IIB, IIIA ja IV. Kuvassa 1C, osoitimme, että ilmaus KDM5A moduulin ennustaa taso

KDM5A

lauseke, joka puuttuu syöpä (kuva 3B).