Krooninen sairaus

tiivistelmä

androgeeniablaatio hoito on tällä hetkellä ensisijainen hoito metastaattisen eturauhassyövän. Valitettavasti lähes kaikissa tapauksissa, androgeeniablaatio ei pysyvästi pidättämään syövän etenemistä. Androgeeneinä kuten testosteronin peruutetaan, eturauhassyövän solut menettävät androgeenireseptorin herkkyys ja alkavat lisääntyä ilman hormoneja kasvutekijöitä. Tässä tutkimuksessa rakensimme ja analysoitiin matemaattisen mallin välinen integraatio hormonin kasvutekijän signalointi, androgeenireseptorin aktivointi, ja ilmaus sykliini D ja eturauhasen-antigeenin ihmisen LNCaP eturauhasen adenokarsinooma soluissa. Tavoitteena oli tutkia, jotka liikenneopastejärjestelmien olivat tärkeitä menetykseen androgen riippuvuutta. Mallia muotoiltu joukko tavallisten differentiaaliyhtälöiden joka kuvataan 212 lajia ja 384 vuorovaikutukset, mukaan lukien sekä mRNA ja proteiini tasot tärkeitä lajeja. Ensemble lähestymistapa valittiin rajoittaa mallin parametrien ja vaikutusten arvioimiseksi muuttujien epävarmuutta malliennusteisiin. Mallin parametrit tunnistettiin käyttäen 14 vakaassa tilassa ja dynaaminen LNCaP aineistoja peräisin kirjallisuudesta. Muutokset määrä eturauhasen hapan fosfataasi ilmaisu oli riittävä vangita eritasoisia androgen riippuvuus. Analyysi antaman mallin käsityksen merkitystä verkon osien funktiona androgen riippuvuutta. Tärkeys androgeenireseptorin saatavuuden ja MAPK /Akt signalointi akselit oli riippumaton androgen tila. Mielenkiintoista, androgeenireseptorin saatavuus oli tärkeää myös androgeeni-riippumaton LNCaP. Käännös tuli vähitellen korostuneet androgeeni-riippumaton LNCaP. Tarkempi analyysi ehdotti myönteistä synergiaa MAPK ja Akt signalointi akselit ja kääntämistä avaimen proliferatiivisten merkkiaineiden, kuten sykliini D androgeeni-riippumaton soluja. Yhdessä tulokset tukevat kohdentaminen sekä Akt ja MAPK polkuja. Lisäksi analyysi ehdotti, että suora kohdentamista translaatiokoneistolla, erityisesti EIF4E, voisi olla tehokas androgeeni-riippumaton eturauhasen syöpiä.

Citation: Tasseff R, Nayak S, Salim S, Kaushik P, Rizvi N, Varner JD (2010) analyysi Molecular Networks androgeeniriippuvaisessa ja Independent Eturauhassyöpä Revealed hauras ja Tukeva Osajärjestelmät. PLoS ONE 5 (1): e8864. doi: 10,1371 /journal.pone.0008864

Editor: Kumar Selvarajoo, Keio University, Japani

vastaanotettu: 08 syyskuu 2009; Hyväksytty: 22 joulukuu 2009; Julkaistu: 28 tammikuu 2010

Copyright: © 2010 Tasseff 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: Kirjoittajat tunnustaa antelias taloudellisen tuen toimiston of Naval Research (# N000140610293) ja JDV, tukea SN, ja armollinen taloudellista tukea RT jonka National Science Foundation IGERT epälineaarinen Fellowship. 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

Eturauhassyöpä on yleisin syöpä miehillä ja toiseksi yleisin syy syövän liittyvät kuolemat Yhdysvalloissa [1]. Se on ollut tiedossa vuodesta 1940, että androgeenien, kuten testosteroni, tarvitaan eturauhassyövän kasvua [2]. Näin ollen, androgeeniablaatio yhdessä säteilyä tai perinteisen kemoterapian edelleen ensisijainen ei-kirurginen hoito androgeeniriippuvaisissa eturauhassyöpä. Androgeeniablaatio johtaa aluksi väheni kasvaimen kasvua ja erityksen väheneminen biomarkkerit kuten prostataspesifisen antigeenin (PSA) [3] – [5]. Kuitenkin lähes kaikissa tapauksissa androgeeniablaatio ei pysyvästi pidättämään syövän etenemistä. Koska testosteroni on peruutettu, toimintahäiriö eturauhasen solut menettävät herkkyyttä androgen ja alkaa lisääntyä ilman hormonia kasvutekijä signaaleja. Nämä testosteroni tunteeton solut voivat sitten johtaa androgeenin Independent Eturauhassyöpä (AIPC) [6]. AIPC fenotyyppi liittyy läheisesti etäpesäkkeiden ja laski selviytymistä. Valitettavasti nykyiset hoidot metastaattisen AIPC ovat osoittaneet vaatimatonta selviytymisen etuja [7]. Siten tehokas therepy metastaattiseen AIPC edustaa tyydyttävää lääkehoitoa ja ihanteellinen kohde systeemibiologian.

AIPC on ominaista androgeenitoiminnan puuttuessa androgeenistimulaation. Ytimessä androgen toiminta on sääntelyn androgeenireseptorin (AR) hormonit kuten testosteroni. AR on sytosolinen steroidihormonireseptori kuuluvat superperheen ligandin transkriptiotekijöitä. Muita tämän perheen jäseniä ovat myös A-vitamiinia /D, estrogeeni, progesteroni ja kilpirauhashormonin reseptoreihin [8], [9]. Terveillä eturauhasen epiteelisolujen, androgeenien aktivoi AR ja ajaa AR-riippuvaisen geeniekspression ohjelmaa. Seksuaalinen androgeenit kuten testosteroni tyypillisesti kiertävät veressä, sitoutunut proteiineihin, kuten sukupuolihormoneja sitovaan globuliiniin (SHBG) proteiinia. Vapaa testosteroni menee eturauhasen solujen, joissa 5-reduktaasin entsyymi muuntaa sen aktivoitu dihydrotestosteroni (DHT) [10]. Sekä soluliman testosteroni ja DHT voi sitoa AR, mutta DHT on suurempi affiniteetti AR. Sitovat DHT AR edistää sytosolin AR aktivointia ja translokaatiota aktivoitua AR tumaan. Nuclear AR ohjaa ilmentymistä kohde- geenejä, mukaan lukien PSA sitoutumalla AR-reagoiva promoottori elementit [11], [12]. Koska sen ligandin riippuvuus, voisi odottaa AR aktivointi ja AR-odotuksiin geeniekspressiota olla poissa ilman hormoni stimulaatiota. Kuitenkin AIPC on usein korkeampi PSA ilmaisun ja nousi soluproliferaatiosairauden verrattuna sen androgeeniriippuvaisissa vastine jopa ilman stimulaatiota [13], [14].

AIPC lisääntynyt leviämisen ja PSA erityksen puuttuessa androgeenin ehdottaa epäonnistuminen sääntelyssä androgeenireseptorin aktivoitumisen. Feldman ja Feldman tarkistetaan useita mahdollisia AR säätelyreittejä ehkä vastuussa androgeenin toiminnan puuttuessa hormoni stimulaatiota [15]. Yksi hypoteesi, kutsutaan yliherkkyys polku, viittaa siihen, että AR voivat olla herkempiä androgeenin AIPC. Tämä mahdollistaisi AR aktivointi ja AR-odotuksiin geeniekspressiota paljon matalammalla tasolla solunulkoisen testosteroni signaaleja. Toinen hypoteesi, kutsutaan siveetön koulutusjakson, viittaa siihen, että AR voidaan aktivoida ei-androgeenien antagonisteja. Kolmas hypoteesi, tutkitaan tässä, viittaa siihen, että AR voidaan aktivoida muita reittejä, esimerkiksi Mitogeenilla aktivoitu proteiinikinaasi (MAPK) cascade. Useat tutkimukset tukevat tätä cross-talk hypoteesi, jota joskus kutsutaan lainsuojaton polku. Culig

et al.

Osoitti DU-145 ihmisen eturauhasen syöpäsolujen kasvutekijöitä esim IGF-I, KGF, ja EGF voisi ajaa AR aktivointi ilman androgeenireseptorin [16]. Nazareth ja Weigel osoitti ihmisen eturauhasen PC-3-soluja, jotka AR voisi myös aktivoi proteiinikinaasi A: n aktivaattori, forskoliini puuttuessa androgeenin [17]. Muut tutkimukset ovat osoittaneet, yhteyden Her2 indusoidun aktivaation ensisijainen MAPK kaskadin ja AR aktivointi [18]. Esimerkiksi yli-ilmentävät HER2 korreloi positiivisesti vähentynyt herkkyys androgeeniablaatio, lisääntynyt AR riippuvainen PSA ilmaisua, lisääntynyt AR aktivaatio, lisääntynyt syöpäkasvain ja lyhentää kasvaimen latenssi [14], [18] – [20]. Siten voisi odottaa sääntelyviranomaisten Her2 aktivoinnin, esimerkiksi eri muotoja 100 kDa glykoproteiini eturauhasen hapan fosfataasi (PAcP), voisi olla merkittäviä tekijöitä androgeenireseptorin riippuvuutta ja kasvaimen [21] – [26]. Solunsisäinen PAcP (cPAcP), jonka ilmentyminen on AR reagoiva, downregulates Her2 defosforyloimalla. Toisaalta oli erittynyt PAcP (sPAcP) edistää vaatimaton Her2 aktivoinnin tuntemattoman mekanismin [26].

Tulokset

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, mikä signalointi komponentit olivat tärkeitä AI versus AD LNCaP-soluja. Kohti tätä tavoitetta, rakensimme ja analysoitiin mekanistinen matemaattisen mallin androgeenireseptorin vasteen kolmen eri LNCaP eturauhasen adenokarsinooma sub-linjat. Olemme tutkineet MAPK riippuva lainsuojaton aktivointi AR AD (C-33), keskitason (C-51) ja AI (C-81) LNCaP [13], [27]. Verkostomme malli sisältyvät: ydin- hormoni ja transmembraanisen kasvutekijän reseptorin aktivoitumisen; transkriptionaalinen aktiivisuus kautta MAPK osajärjestelmän [28] – [30] yhdessä lainsuojaton aktivointi AR kautta MAPK [15], [18]; PI3K /AKT /TOR välittämää translaation aloituksen [31], [32]; transkriptiota ja translaatiota sääntelyn PSA, sykliini D ja PAcP ilmaisun [14], [20]; ja sääntelyn Her2 aktiivisuuden PAcP [26] (Fig. 1). Verkosto on kuvattu 212 lajia ja 384 vuorovaikutukset (taulukko S1). Transkriptio ja kääntäminen mallinnettiin alkeisreaktio kirjallisuuden pohjalta (lisämateriaalit). Konstitutiiviset ja säädellyn ekspression PSA, sykliini D ja kahta PAcP katsottiin mallissa.

yhteensä

taso kaikkien muiden mallin proteiinit oli vakio. Me mallinnettu molekyylivuorovaikutusten käyttäen joukkotoiminnan kineettistä prosesseja tavallisen differentiaaliyhtälön (ODE) puitteissa. ODES ovat yleinen tapa mallintaa biologisten reittien ja on käytetty mallintaa useita signaalitransduktioprosesseista [29], [33] – [41]. Mass toiminta kinetiikka on myös käytetty laajasti, esimerkiksi mallintaa reseptori tyrosiinikinaasin signaloinnin [41], veren hyytymisen [39], kivun verkkojen [40], tai Toll kaltainen reseptori signalointi [42], [43]. He ovat myös olleet keskeinen osa menestyksen häiritseekin-vasteen lähestymistapoja, jotka ovat osoittaneet, että yksinkertaiset lineaariset sääntöjä usein ohjaavat vastekäyttäytymisen biologisten verkkojen [44]. ODE malli oli deterministinen ja jää vain väestö keskimäärin käyttäytymistä. Vaikka oletimme paikkatietojen tasalaatuisuus, me erotteli soluliman ja kalvon lokalisoitu prosesseja. Käytimme massa-toiminta kinetiikka kuvaamaan nopeuden jokaisen molekyylien vuorovaikutus. Siten 384 kineettisen mallin parametrit olivat pääasiassa yhdistys, dissosiaatiota tai katalyyttinen nopeusvakioista. Yhtä poikkeusta lukuun ottamatta, mallin parametrit arvioitiin ja validoitu käyttäen LNCaP koulutusta saadut tiedot kirjallisuudesta (taulukko S2). Emme kuitenkaan pystyneet arvioimaan ainutlaatuisen mallin parametrit. Sen sijaan, arvioimme perheen tai

kokonaisuus

parametreja, jotka oli yhdenmukainen koulutus tietoja. Ensemble pystyimme arvioimaan mallien epävarmuus liittyy monia huonosti tunnettu parametrit. Analysoimme mallia ensemble ymmärtämään mikä arkkitehtoniset piirteet olivat tärkeitä androgeeniriippuvaisessa versus riippumattomuus soluja.

Mallia arkkitehtuuri oli muotoiltu yhdistämällä molekyyli moduulit yhdeksi verkkoon (katso insertti korkean tason yksityiskohtia). Malli kuvaa kasvutekijä ja hormoni indusoima sykliini D, PSA ja kahta PAcP. Täydellinen luettelo molekyylivuorovaikutusten jotka käsittävät mallin (yhdessä kineettinen parametrien arvot) on esitetty taulukossa S1.

arvioiminen Ensemble of Eturauhasen Model Parameters

Signaalitransduktiota malleja esiintyy usein monimutkainen käyttäytyminen [45] – [48]. Usein on mahdotonta tunnistaa mallin parametrien, vaikka laaja koulutus data [49]. Huolimatta siis tunnistusstandardeja [50] ja integrointi mallin tunnistamisen kokeellisen suunnittelu [51], parametrien estimointi on edelleen haastava. Tässä tutkimuksessa, joka on

kokonaisuus

turhan mallin parametrien arvioitiin AI ja AD LNCaP sub-klooneja. Ensemble lähestymistavat ovat menestyksellisesti epävarmuutta systeemibiologian ja muiden alojen, kuten sään ennustaminen [40], [52] – [55]. Niiden keskeinen arvo on kyky rajoittaa malliennusteisiin huolimatta epävarmuutta. Esimerkiksi kirjain Sethna sillä ja työtoverit osoittivat mallissa kasvutekijän signalointi että ennustukset olivat mahdollisia käyttäen kokoonpanoille huolimatta puutteellisia Parametritietoja (joskus vain suuruusluokkaa arvioiden) [46]. Lisäksi ne osoittivat, että malli yhtyeitä olivat ennustava monilla eri matemaattisia malleja [56].

420 Tuntematon mallin parametrien (384 kineettisyysvakioiden ja 36 nollasta edellytykset) arvioitiin käyttäen 14 aika-sarja ja vakaan valtion opetustiedostoiksi otettu kirjallisuudesta (taulukko S2). Parametri tunnistamismenettely käyttää suurimman todennäköisyyden random-walk strategian korrelaatio rajoitus tunnistaa monipuolinen perheen todennäköisesti parametrisarjojen (Fig. 2C). Meillä syntyy 3210 mahdollista parametriasetuksiin ja valittujen 107 näiden sisällytettäväksi lopulliseen ensemble. Valinta tehtiin minimoida korrelaatio mahdollista sarjaa (materiaalit ja menetelmät). Suurin osa parametrit oli Variaatiokerroin (CV) on suurempi kuin 100%. Näin ollen, vaikka malli laadullisesti toisteta koulutusta data, monet parametrit olivat huonosti rajoitettu (Fig. 2B). Kuitenkin parametrien kanssa keskeisiä piirteitä, kuten sykliini-D ja PSA ilmentyminen suhteellisen hyvin rajoitettu (CV50%). Alhainen poikkeama näiden parametrien voisi johtua runsaasti PSA /sykliini D harjoitustiedot. Vaihtoehtoisesti voi ehdottaa, että nämä mekanismit oli suuri vaikutus mallin käyttäytymiseen. Yksi verkon rakenne on kuvattu molemmat androgeeniriippuvaisessa (AD) ja androgeeniriippumattomaksi (AI) koulutus dataa vain kaksi kokeellisesti perusteltua muutettu. Parametrien ohjaamiseksi ilmentymisen määrä solun PAcP (cPAcP) ja erittävät PAcP (sPAcP) vähenivät kertoimella 0,01 ja 0,5, vastaavasti, C-81 ja C-51 solulinjoja verrattuna C-33 (Fig. 2A). PAcP ilme skaalaustekijänä valittiin vastaamaan mitattiin vakaan tilan PAcP lauseke suhteet eri solulinjojen [57]. Kineettiset parametrit ja ei-nolla alkuehdot C-33 on esitetty taulukossa S1 ja taulukossa S3, vastaavasti.

: Vakaan tilan PSA funktiona cPAcP ja sPAcP ilmaisun. Ympyrät edustavat arvoja mallintaa C-51 ja C-81 LNCaP klooneja. Kaikki arvot ovat suhteessa C-33. B: Variaatiokerroin (CV; keskihajonnan parametrin suhteessa sen keskiarvo) Poistetaan parametrin ensemble tässä tutkimuksessa käytetyt. Pieni CV ehdotti parametri tiukasti rajoittavat harjoitustietosivut käytetty malli tunnistamiseen. Parametreja kolme pienintä ansioluettelot on lueteltu. C: Parametrien tunnistus strategia. Useita monte-carlo liikeradat käytettiin satunnaisesti tutkia parametrin tilaa. Simulaatio virhe ja korrelaatio parametrisarjoihin tuotettiin perheen parametrijoukkoja Simuloinnissa käytettiin tutkimuksessa.

Ensemble AI /AD LNCaP mallit toisteta androgeenitoiminnan ja aktiivisuus Outlaw Pathway

AR voidaan aktivoida sekä hormoni riippuvaisia ​​ja riippumattomia polkuja. Tässä tutkimuksessa tarkastelimme sekä perinteisiä hormoni riippuvainen ja MAPK välittämän AR aktivointia. Valitsimme harjoitustiedot asettaa rajoittamaan kunkin sellaisen moodin AR aktivaatiota ja vastaavasti AR-odotuksiin geeniekspressiota ohjelmaa. Tiedot Lee

et al.

, Käytettiin rajoittaa suhdetta PSA ilmaisun ja AR aktivaatio AI ja AD soluihin [14]. Aktivoitu AR mallinnettiin sekä transkriptionaalisen aktivaattorin PSA ilmaisun [58] ja transkription represser on PAcP ilmaisun [20]. Mallin toisteta laadullisia ominaisuuksia PSA ekspression proteiinitasolla C-81 ja C-33 (Fig. 3B). Lisäksi pohjapinta ja kohonnut taso PSA mRNA seuraava yli-ilmentävät HER2 C-33 oli myös hyvin kuvattu (Fig. 4). PSA mRNA tiedot otettiin erillinen LNCaP tutkimuksen [18]. C-33 simulaatioita toisteta havaittu alempi PSA ilmaisu (4-kertainen) verrattuna C-81 puuttuessa androgeenireseptorin (Fig. 3B, alkupiste). Sen jälkeen DHT stimulaatio (10 nM at t = 1 h) PSA ilmaisua lisääntynyt molemmille klooneja. Kuitenkin kasvu oli suurempi merkitys C-33 (Fig. 3B). Tutkimus Meng

et al.

Käytettiin rajoittaa suhde AR aktivaation ja PAcP ilmaisun [20]. Lisäämällä DHT C-33-solujen vähentynyt PAcP ilmaisun ja lisääntynyt Her2 fosforylaatiota (Fig. 3A).

: Her2 phosphoralation (ympyrät) ja cPAcP lausekkeen (neliöt) ja C-33-solujen lisäämisen jälkeen DHT. Kokeelliset tiedot toistettu Meng

et al.

[20]. B: PSA ilmentymisen lisäyksen jälkeen DHT C-81 (neliöt) ja C-33 (ympyrät) LNCaP klooneja. Kokeelliset tiedot toistettu Lee

et al.

[14]. Varjostettu alue kullekin lohkolle tarkoittaa normaalipoikkeamana keskitetty kokonaisuus keskiarvo (viiva).

yli-ilmentävät HER2 mallinnettiin 50% lisäys ilmentymisnopeudessa Her2. Bars tarkoittavat keskimääräistä PSA-mRNA-tasolla yli parametri ensemble kun virhepalkkeja tarkoittavat yksi kokonaisuus keskihajonta. Kokeelliset PSA mRNA tiedot mukautettiin (piirretään) [18].

Malli kertasi positiivista vuorovaikutusta Her2 aiheuttama MAPK aktivointi ja androgeenisesti toimia. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että MAPK voi aktivoida AR puuttuessa hormoni stimulaatiota. Aktivoidut AR kopiointia alas-säätelee cPAcP ilmentymisen mikä puolestaan ​​lisää Her2 aktivointia. Molemmat Her2 dimerisaatio yhdessä perinteisen EGFR-kasvutekijä-reitin voi aktivoida MAPK, joka johtaa positiivista palautetta silmukka. Kuitenkin tyypilliset kasvutekijän aiheuttamaa MAPK aktivointi on ohimenevä taas de-säännelty Her2 aiheuttama MAPK aktivointi on jatkuva. MAPK moduuli kuvatun mallin molemmat aktivaatioteillä. Kasvutekijäriippuva MAPK aktivoituminen rajoitti dynaaminen mittaukset fosforyloidun ERK (ERKpp) tasot stimulaation jälkeen EGFR kanssa 8 nM EGF (Fig. 5D). EGR: n indusoima ERKpp tiedot otettiin HeLa-soluista [30]. Odotamme kuitenkin ohimeneviä EGF-indusoidun MAPK aktivaation LNCaP on laadullisesti samanlainen HeLa annetaan konservoi- luonnetta solusignaalivälitysteitä. Me rajoittaa Her2 aiheuttama MAPK aktivoinnin avulla sykliini D proteiinin ilmentyminen tietoja C-33 ja C-81 soluja ilman androgeenireseptorin seuraavat PAcP lauseke (Fig. 5C). Sykliini D: n ilmentyminen on kytketty ERK läpi ETS ja AP1 transkriptiotekijät, jotka molemmat aktivoivat sykliini D ilmaisun [59]. Her2 aiheuttama MAPK aktivointi johti pysyvään ETSp signaali verrattuna ETS aktivointia seuraavaa EGFR-induced MAPK aktivaation (kuvio. 5D, upotus). Nimellisesti, C-33-solut ovat alhaisemmat sykliini D ilmentymisen verrattuna C-81 (Fig. 5C, kaista 1 ja 4). Ero sykliini D ilmaisun välillä C-33 ja C-81-soluissa oli laadullisesti yhdenmukaisia ​​lisääntynyt C-81 leviämisen [13]. Vaikka ilmaus cPAcP C-81 vähensi sykliini D tasoja (kuvio. 5C, kaista 2), sPAcP ilmentyminen ei muuttanut (Fig. 5C, kaista 3). Lisäksi malli

ennusti

suureni annoksesta riippuen C-33 sykliini D tasot 24 tuntia lisäämisen jälkeen DHT (Fig. 6A). Vaikka sykliini D kasvu on vain merkittävä vastauksena korkea DHT (10 tai 100 nM) ennuste on laadullisesti yhdenmukaisia ​​kokeelliset tiedot

ei

sisälly ensemble laskelmissa [60].

V: Effect of HER2 ja MEK ilmentymisen vaikutus LNCaP C-33 vakaan tilan PSA-arvot. Estyminen MEK lohkojen vaikutuksesta yli-ilmentävät HER2. Kokeelliset tiedot muokattu Lee

et al.

[14]. B: vaikutus HER2 ja MEK estoa LNCaP C-33 vakaan tilan PSA-arvot. Estyminen joko HER2 tai MEK lohkojen korkeat AIPC PSA-arvot. Kokeelliset tiedot muokattu Lee

et al.

[14]. C: Effect of PAcP isoformeja LNCaP vakaassa tilassa sykliini D tasoilla. Kokeelliset tiedot mukaillen Lingappa ja työtoverit (Prosetta Corporation, julkaisematon data). D: ohimenevä aktivoituminen ERK kautta ligandista riippuvaisia ​​EGF signalointia (8 nM EGR t = 60 s) HeLa-soluissa. Hela-data on toistettu [30]. Upotus: simuloitu fosforyloidun ETS (ETSp) tasot lisäyksen jälkeen 8 nM EGF läsnä ja poissa ollessa Her2. Her2 aktivointi ajaa jatkuvia MAPK signaali joka kääntyy yllä ETS aktivointia. Varjostettu alue tarkoittaa yhtä keskihajonta keskitetty kokonaisuus keskiarvo (viiva).

Ensemble ennustaminen sykliini D ilmentymisen lisäyksen jälkeen DHT 1 tunti C-33 klooneja. Yhtyeen ennustettu suureni annoksesta riippuen sykliini D 24 tunnin kuluttua DHT lisäksi. Kokeellinen data sovitettiin Barnes-Ellerbe

et al.

[60]. B Arvioitu vaikutus AR Knockdown PSA ilmentymisen lisäyksen jälkeen androgen 1 tunti C-33 villityypin ja C-33 AR knock-down klooneja. Yhtye ennustettu noin 50% lasku androgeenien stimuloi PSA ilmaisun takia AR knock-down 72 tuntia käsittelyn jälkeen. Kokeelliset tiedot raportoi Eder

et al.

[61]. Virhe bar tarkoittaa normaalipoikkeamana keskitetty kokonaisuus keskiarvon.

edelleen rajoittaa suhdetta MAPK, Her2 ja AR aktivointia, käytimme Her2 häiriön tutkimus Lee

et al.

[14] ensemble laskelmissa. Koska häiriön suuruudet ei raportoitu, oletimme 50% kaikista muutoksista. Jos mahdollista, tämä olettamus validoitiin analysoimalla vastaava Western blotit käyttäen GelEval ohjelmistopaketti (v1.22, Frog Dance Software). 50% häiriön suuruus oli noin yhdenmukainen julkaistun blotit. 50% lisäys Her2 johti noin 50%: n lisäys PSA ilmentymisen C-33 ilman androgeenien (Fig. 5A, kaistat 1 ja 3). Vaikka 50%: n lasku Her2 C-81 johti samanlainen lasku PSA eritys (kuvio. 5B, kaistat 1 ja 2). Edelleen häiriöitä Her2 tehokkaasti estetty PSA ilmentymisen C-81 ilman androgeenien (Fig. 5B, kaista 3). 50%: n vähennys MEK, joka on yksi kolmesta tärkeimmästä proteiinikinaasien MAPK, vähensivät PSA-ekspressio C-81 (Fig. 5B, kaista 4). Vaikka 50% lisäystä MEK C-33 nousi PSA ilmentymisen 5-kertaiseksi (Fig. 5A, kaista 2). Yhdistelmä MEK eston ja Her2 aktivointi (50%: n lisäys Her2 ja 50%: n lasku MEK) väheni PSA ilmentymisen C-33 (Fig. 5A, kaista 4). Lisäksi malli

ennustettu

lisääntyminen C-33 PSA-arvot 72 tunnin kuluttua 2 nM lisäämisen androgeenireseptorin testosteronin. Simulaatiot suoritettiin 10% AR alkuehdon ennusti noin 50% lasku testosteroni stimuloi PSA (Fig. 6B). Pelkistetty PSA-pitoisuudet ovat yhdenmukaisia ​​raportoitu kokeellista tietoa AR antisense knock-alamäkiä androgeeniriippuvaisessa LNCaP [61]. Tämä tieto oli

ei

sisälly ensemble laskelmissa. Yhdessä mallissa monistaa laadulliset ominaisuudet suhdetta MAPK, AR aktivointi ja androgeenisesti toimia. Lisäksi laadullinen välisen malli ja kokeita PSA ja sykliini D ilmaisu ehdotti, että transkriptiota ja translaatiota osajärjestelmän malleja toimii oikein.

Herkkyys ja kestävyyttä analyysi osoitti Key Osajärjestelmät AI ja AD Cells

Herkkyysanalyysi tunnistettu vuorovaikutusten merkitys C-33, C-51 ja C-81-solut (Fig. 7 ja taulukko S4). Laskimme kaiken valtion herkkyyskertoimien (OSSCs) kolmen LNCaP kloonien yli parametri ensemble (materiaalit ja menetelmät). OSSC arvot rankattiin määräsi perustuu niiden absoluuttinen suuruus. Dissosiaatiota AR peräisin lämpösokkiproteiinien (HSP), komponentit Akt signaloinnin akselin ja MAPK aktivointi olivat tärkeitä (top 2% herkkien vuorovaikutusten) riippumatta androgeenin asemasta. Erottautuvat AR voinut aktivoitua androgeenien tai MAPK. Siten lisääntynyt AR-HSP dissosiaatiota edistetään lisääntynyt AR aktivointi ja AR-odotuksiin geeniekspressiota. Useat komponentit MAPK Cascade olivat tärkeitä myös Ras sitoutumista GAP ja Raf, ja defosforyloitumista ERK. Herkkyys MAPK oli odotettavissa. ERK oli kriittinen laittomaksi aktivointi AR. Lisäksi ERK aktivointi mallinnettiin olevan Ras riippuvainen. Olemme myös löytäneet Akt signalointi akseli on komponentteja top 2% herkkien vuorovaikutusten riippumatta androgen asemasta. Esimerkiksi muodostumista PIP3, varhainen vaihe PI3K /Akt signalointi akseli säätelee PTEN, havaittiin olevan erittäin herkkä kaikissa klooneja. Etsii yli ylemmän 2% herkkien vuorovaikutusten, täydentäviä yhteisiä mekanismeja tunnistettiin. Näihin sisältyvät AR vuorovaikutusta DHT, rekrytointi adapterin molekyylien Her2, aktivoituminen ERK mukaan MEKpp ja lisää sääntelyä PIP3 muodostumisen PTEN.

V: vertailu keskimääräisestä OSSC parametri sijoittuu C-33 ja C -81 LNCaP malleja. Suuri riveissä osoittavat hauraus. Pisteitä jäljellä 45 linjan ovat tärkeämpiä C-33, kun taas siirtyy oikealle osoittavat lisääntynyt merkitys C-81. Pisteitä järjestävät biologinen funktio. B: vertailu keskimääräisestä OSSC parametri riveissä käännettäväksi mekanismien (mukaan lukien asema Akt signaloinnin kääntämisen aloittamista) C-33 vs. C-81 LNCaP klooneja. Virhe pylväät osoittavat keskihajonnan keskitetty keskiarvo ensemble arvo. C: Lopullinen mekanismi PSA transkriptio muuttuu yhä vakaampi w.r.t syöpä aggressiivisuutta, kuten on osoitettu merkittävä väheneminen keskimääräistä OSSC Rank. D: Lopullinen mekanismi PSA käännös (käännös päättyminen) oli yhä hauras w.r.t syöpä aggressiivisuutta, kuten on osoitettu merkittävä kasvu keskimääräistä OSSC listalla. Tulokset osoittavat siirtymän pullonkaula sukupolven PSA transkriptiolta käännöstä eturauhassyövän solut menettävät androgen riippuvuus. Ylä- ja alareunassa kunkin laatikon tarkoittavat 25. ja 75. prosenttipiste on OSSC listalla yli parametri ensemble. Keskiviivan tarkoittaa mediaania. Whiskers osoittavat pisimmälle havainnot ja mustaa ristiä osoittavat poikkeavia havaintoja.

Käännös vuorovaikutusta käytyä hauras kun transkriptio tuli vakaampi yhä androgeeniriippumattomuuteen. Her2 automaattinen aktivointi ja Her2 cPAcP vuorovaikutukset olivat myös yhä tärkeämpää yhä androgeeniriippumattomuuteen. Ero tärkeyttä vuorovaikutukset AI versus AD LNCaP kloonit arvioitiin laskemalla siirtymiä herkkyyden rankingissa (taulukko S5). Lisäksi otetaan huomioon C-33 ja C-81, olemme analysoineet kolmas klooni, C-51, joka oli kohtalaisen androgeeniriippuvaisessa. Oli 117 tilastollisesti merkitseviä muutoksia (52 enemmän ja 65 vähemmän herkkä) väliin C-81 ja C-33 klooneja. Kuitenkin vain 14 vuorossa olivat suurempia kuin yksi standardi keskiarvon yläpuolelle muutos. 14 suuri vuorossa, 50% liittyi PSA ja PAcP käännös loput liittyivät Her2 ja cPAcP. Sitä vastoin PSA transkriptio tuli vakaampi yhä androgeeniriippumattomuuteen. Vastaavasti verrattaessa C-33 C-51, PSA käännös ja Her2 toiminta tuli herkemmäksi yhä androgeeniriippumattomuuteen. Tarkastus tärkeydestä viimeinen vaihe PSA transkriptio ja kääntäminen keskuudessa yksittäisten mallien ensemble osoitti siirtymistä pois transkriptio (Fig. 7C) kohti käännös (Fig. 7D) poikki väestöstä malleja. Kasvava merkitys käännöstä ei rajoitu PSA, vaikka PSA oli merkittävin esimerkki. Maailmanlaajuisesti 16 52 vuorovaikutusta, jotka olivat herkempiä C-81 mukana käännös taas vain 4 52 mukana transkription. Ei käännösmekanismilla tuli vakaampi C-81 verrattuna C-33. Samanlaisia ​​PSA, käännös muiden keskeisten proteiinien, kuten cPAcP tuli herkkä C-81 vs. C-33. Niistä tilastollisesti merkitsevä vuorossa, 7/9 ja cPAcP käännöksen vuorovaikutukset olivat herkempiä C-81. Lisäksi molemmat mekanismit fosforylaation 4E-BP1 by TOR kinaasin, keskeinen vaihe translaation aloituksen, joka vapauttaa EIF4E, olivat myös merkitys C-81. Yhdessä herkkyysanalyysissa ehdotti, että hauraus muuntovaikutuksen osajärjestelmän suoraan korreloi androgeeniriippumattomuuteen.

määrällisesti vaikutusten vääristäviä keskeisten lajien C-81-kloonit me muotoon kestävyys analyysi neljällä toiminnallista proteiinimarkkereita. Alkuehdot seitsemän keskeistä proteiinilajit muuttuivat kertoimella 10, 0,1 tai 0 knock-in, knock-down tai knock-out häiriöiden, vastaavasti. Sitten lasketaan vaikutus näiden hämminki on sykliini D ja PSA ekspressiotasoja sekä ERK ja AR aktivointitasoa. Häiriön Raf, MEK tai ERK oli samanlaisia ​​vaikutuksia toiminnallinen markkereita kanssa ERK on kaikkein merkittävin (Fig. 8, kaistat 1, 2 ja 3). Triviaalisti, ERK häiriöt suoraan suorituksesta ERK aktivointitasoa. Kuitenkin vielä tärkeämpää, ERK häiriöt vaikuttaa suuresti sykliini D ekspressiotasoja. ERK knock-in noin kaksinkertaiseksi sykliini D taas ERK läpilyöntiaihioilla alennetaan sykliini D alle kolmasosa villityypin tasoja. Toiminnallinen merkkiaineet olivat vankka häiriöihin AKT ja TOR, joilla on erilaisia ​​vaikutuksia ERK toimintaa ja lievänä ekspressiotasoja kun AKT tai TOR knock-out (Fig. 8, kaistat 4 ja 5). Lisäksi käännöksen aloittamista tekijä EIF4E osoittanut rajoittava reagenssi käyttäytyminen ilmaisua sekä sykliini D ja PSA taas häiriöiden 4E-BP1 oli vain vähän vaikutusta (kuvio 8, kaistat 6 ja 7). Kuitenkin 4E-BP1 tulokset voisivat olla artefakti keinotekoisen korkea tausta tasoja EIF4E sillä ole suoraa EIF4E mittauksia sisällytettiin harjoitusdatasta. Knock-in simulaatioita EIF4E osoittaneet 8,7 ja 5,2-kertainen lisääntyminen sykliini D ja PSA ilme. Vähentäminen EIF4E johti 89% menetys ilmaisun ja koko knock-out simulaatiot ennusti täydellinen menetys sykliini D ja PSA.

ekspressoitumistaso seitsemän keskeisten proteiinien muutettiin kertoimella 10,. 1 tai 0 (knock-in, knock-down tai knock-out) ja kestävyyttä kertoimet (AUC varten häirityn verrattuna villityypin simulointi) laskettiin sykliini D ja PSA ekspressiotasoja sekä ERK ja AR aktivointitasoa. Simulaatioita ajettiin C-81, jossa on esitetty häiriön, lähentää vakaassa tilassa ja 10 nM DHT lisättiin 72 tuntia. Ensemble keskiarvot ilmoitetaan.

MAPK ja Akt Väylät synergistisesti Aktivoidut sykliini D Expression

Monimutkaiset järjestelmät koostuvat vuorovaikutuksessa osajärjestelmien pystyy näyttämään emergenttejä ominaisuuksia, jotka eivät ole selitettävissä yksittäisten osajärjestelmien yksin [62]. Syövän biologian, on tavallista puhua signaalinvälitysreittien kuin jos ne eristettiin. Todellisuudessa nämä komponentit ovat hyvin toisiinsa ja voivat olla vuorovaikutuksessa eri tavoin joskus johtaa ennalta arvaamaton käyttäytyminen.