Extracto
SWI /SNF es un complejo de remodelación de la cromatina de múltiples subunidades que utiliza la energía de hidrólisis de ATP para cambiar la posición de los nucleosomas, modulando de esta manera la expresión génica. La evidencia acumulada sugiere que las funciones de SWI /SNF como un supresor de tumor en algunos tipos de cáncer. Sin embargo, el espectro de mutaciones SWI /SNF a través de los cánceres humanos no se ha investigado sistemáticamente. En este sentido, minó los datos de secuenciación de todo el exoma de 24 estudios publicados que representan 669 casos de 18 diagnósticos neoplásicas. mutaciones SWI /SNF se extendieron a través de diversos cánceres humanos, con un exceso de mutaciones deletéreas, y una frecuencia global se aproxima
TP53
mutación. Las mutaciones se produjeron con más frecuencia en el
SMARCA4
subunidad enzimática, y en subunidades que se cree que confieren especificidad funcional (
ARID1A
,
arid1b
,
PBRM1
, y
arid2
). mutaciones SWI /SNF no eran mutuamente excluyente de otros genes del cáncer mutados, incluyendo
TP53
y
EZH2 gratis (ambos previamente vinculado a SWI /SNF). Nuestros resultados implican SWI /SNF como un importante pero poco reconocida supresor de tumores en diversos cánceres humanos, y proporcionan un recurso clave para guiar las investigaciones futuras
Visto:. Shain AH, Pollack JR (2013) El espectro de la SWI /SNF mutaciones, ubicuo en los cánceres humanos. PLoS ONE 8 (1): e55119. doi: 10.1371 /journal.pone.0055119
Editor: Fatah Kashanchi, George Mason University, Estados Unidos de América
Recibido: 11 Septiembre, 2012; Aceptado: 19 de diciembre de 2012; Publicado: 23 Enero, 2013
Derechos de Autor © 2013 Shain, Pollack. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Financiación:. Este estudio fue financiado en parte por subvenciones del Instituto Nacional del Cáncer: R01CA112016 (JRP). A.H.S. fue apoyado por becas de la NSF, el programa de Stanford Graduate Fellowship, y el programa de Biología del Cáncer. Los donantes no tenía papel en el diseño del estudio, la recogida y análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación del manuscrito
Conflicto de intereses:.. Los autores han declarado que no existen intereses en competencia
Introducción
interruptor /sacarosa no fermentable (SWI /SNF) es un complejo de remodelación de la cromatina identificado originalmente en las pantallas de genética de levaduras para la conmutación de levadura de tipo de apareamiento y los genes de fermentación de sacarosa [1], [2]. Estas actividades aparentemente dispares subrayan sus funciones de gran alcance en diversos procesos biológicos. SWI /SNF utiliza la energía de hidrólisis de ATP para cambiar la posición de los nucleosomas, regulando así el acceso al ADN y la modulación de la transcripción y replicación del ADN /reparación [3].
El complejo SWI /SNF, conservadas desde la levadura hasta los humanos, es compuesta por subunidades 10-15 bioquímicamente distintas (revisados aquí [3] - [5]). En los seres humanos el complejo contiene cualquiera de las dos subunidades enzimáticas ATPasa se excluyen mutuamente, SMARCA2 (hBRM) o SMARCA4 (BRG). Además, el complejo incluye cualquiera de tres subunidades mutuamente exclusivos pensados para conferir especificidad funcional: ARID1A (BAF250A), arid1b (BAF250B), o PBRM1 (BAF180). ARID1A y arid1b se encuentran asociados con los complejos "BAF" (BRG1- o factores asociados-hBRM), que contienen ya sea subunidad enzimática. PBRM1, junto con arid2 (BAF200) y BRD7, sólo se encuentra en los complejos "PBAF" (polybromo asociada BAF), que contienen SMARCA4. Por último, hay varias subunidades "accesorias" (algunos mutuamente excluyentes) que están asociados con todas las versiones del complejo "núcleo" y: SMARCB1 (BAF47 /SNF5), smarcc1 (BAF155), smarcc2 (BAF170), SMARCE1 (BAF57), [SMARCD1 (BAF60A), SMARCD2 (BAF60B), o SMARCD3 (BAF60C)], [PHF10 (BAF45A), DPF1 (BAF45B), o DPF2 (BAF45D)]; DPF3 (BAF45C); y [actl6a (BAF53A) o ACTL6B (BAF53B)]. Se cree que los diversos conjuntos combinatorios para apoyar las actividades dependientes del contexto del complejo
Durante la última década, se ha acumulado evidencia para indicar que SWI /SNF juega un papel supresor tumoral en el cáncer humano -. analizadas con detalle en otro lugar [3 ] - [5]. El caso más convincente ha sido el de
SMARCB1 gratis (SNF5), que fue descubierto para ser inactivado homocigótica en casi todos los tumores rabdoide (una enfermedad maligna pediátrica rara) [6]. Los estudios de seguimiento revelaron que
SMARCB1
ratones knockout son propensos a tumores similares [7]. Estudios posteriores informaron mutaciones que implicaban a otras subunidades SWI /SNF, incluyendo
SMARCB1 Hoteles en el cáncer de pulmón [8], [9]. Sin embargo, a pesar de estos estudios, el papel de los complejos SWI /SNF en el cáncer había desaparecido en gran medida poco apreciada desde hace muchos años.
Recientemente, con el advenimiento de las tecnologías de secuenciación de ADN rápidas y más baratas, las encuestas de todo el exoma de los cánceres humanos tienen redinamizada esfuerzos de descubrimiento de mutación. Varios de estos estudios han reportado recientemente componentes del SWI /SNF a mutar a una alta frecuencia en los tipos de cáncer individuales, obteniendo renovada emoción que rodea SWI /SNF y el cáncer [10] - [16]. Sin embargo, estudios más publicados exoma se han centrado únicamente en "grandes éxitos", ya que esos genes más altamente-mutados. No ha habido ningún esfuerzo sistemático para definir la frecuencia y el espectro de mutaciones de la subunidad SWI /SNF a través de los cánceres humanos. Por lo tanto, aquí se presenta el espectro mutacional de los genes de la subunidad 20 SWI /SNF canónicas a través de 18 diagnósticos de cáncer diferentes, basándose en 24 estudios de secuenciación de todo el exoma que representan 669 muestras de pacientes. La vista macroscópica resultante del complejo ofrece una visión única de la genética y la biología del tumor de SWI /SNF.
Sorprendentemente, las mutaciones en SWI /SNF estuvieron presentes en alta frecuencia a través de muchos tipos de tumores diferentes (fig. 1A). Los tipos de cáncer con los más altos índices de mutación SWI /SNF fueron el carcinoma ovárico de células claras (75%), carcinoma de células claras de células renales (57%), carcinoma hepatocelular (40%), cáncer gástrico (36%), el melanoma (34%), y el cáncer de páncreas (26%). En todos los tipos de tumores, la frecuencia media de mutaciones SWI /SNF (19%) se acercó a la de
TP53
(26%;. Se muestra para la comparación en la figura 1A)., El gen supresor de tumor individual más mutado
A. gráfico de barras que representa la frecuencia de las mutaciones no sinónimas en SWI /SNF (
derecho
; contando mutaciones en cualquiera de los 20 genes de la subunidad) y
TP53 gratis (
la izquierda) para cada una de los diagnósticos de tumores de 18 encuestados. La frecuencia media de los diagnósticos tumorales 18 se indica en rojo. El pequeño número de muestras con mutaciones en dos subunidades SWI /SNF diferentes no fue por partida doble. B. La distribución de frecuencias por clase de mutación está indicado para genes de la subunidad SWI /SNF (
derecha) y para todos los genes exoma-secuenciado (
la izquierda). Nota, la distribución de clases de mutaciones SWI /SNF está sesgada de manera significativa a las mutaciones deletéreas (
P
= 1.0 × 10
-18, prueba de chi-cuadrado). Se refieren a métodos para obtener una descripción detallada de estos datos.
Resultados y Discusión
mutaciones SWI /SNF son comunes a través de diversos tipos de cáncer
Para el espectro de la encuesta mutaciones SWI /SNF en los cánceres humanos, que analizaron los datos de 24 estudios de todo el exoma [10] - [13], [17] - [36] junto abarca 18 tipos de cáncer diferentes (ver Métodos). Características seleccionadas de los 24 estudios se resumen en la Tabla 1. Una información más detallada, incluyendo las características de la plataforma de secuenciación, la cobertura plegable secuenciación, y las frecuencias de mutación en todo el genoma (por tipo de mutación y el impacto predicho) se resumen en la Tabla S1. El estado mutacional de los 20 genes que codifican subunidades canónicas de humano SWI /SNF se detalla en la Tabla S2.
Dado el tamaño de la "huella" SWI /SNF genómico (que abarca 20 genes), podría argumentarse que SWI /SNF es propensa a mutaciones de pasajeros que podrían inflar la frecuencia de mutación del complejo. Para solucionar este problema, se comparó la distribución de los tipos de mutaciones en los genes de las subunidades SWI /SNF a la de todo el exoma (fig. 1B). Nuestro análisis reveló una asimetría notable de las mutaciones en los genes SWI /SNF, con un aumento significativo fracción de mutaciones predichos deletéreos (marco de lectura, sin sentido, reordenamiento, el sitio de empalme, y sin sentido que dañan) en comparación con sentido erróneo-benigna predicho y sinónimo mutaciones (
P
= 1.0 × 10
-18, prueba de chi-cuadrado). Este patrón sugiere que la mayoría de las mutaciones observadas SWI /SNF son alteraciones del controlador probables.
De hecho, en lugar de sobreestimar la frecuencia de SWI /SNF inactivación (debido a un cierto nivel de mutaciones de pasajeros), el análisis de secuenciación probablemente subestima la verdadera frecuencia de SWI /SNF inactivación. Existen pruebas de que las deleciones genómicas de ADN, reordenamientos, y el silenciamiento epigenético proporcionan mecanismos alternativos para inactivar las subunidades SWI /SNF [14], [37]. Además, el impacto de las mutaciones en la expresión y función de proteínas no ha sido explorado de manera adecuada. Sólo uno de los estudios analizados aquí exoma también evaluó los niveles de proteína, la búsqueda de
ARID1A
mutaciones asociadas con la expresión ARID1A reducida o perdida (por inmunohistoquímica) en el cáncer gástrico [13] (y lo mismo se había mostrado separado de ovario clara carcinoma de células [15]). serían necesarios esfuerzos sistemáticos para supervisar todas las proteínas y epigenéticos cambios genéticos, para llegar a la verdadera frecuencia de alteraciones SWI /SNF.
mutaciones SWI /SNF en tipos específicos de cáncer
Debido a su alto frecuencia de mutación (36-75%; Fig. 1A), un papel supresor tumoral probable del complejo SWI /SNF había sido reconocido por los respectivos autores del estudio en el carcinoma ovárico de células claras, carcinoma de células renales de células claras, carcinoma hepatocelular, cáncer gástrico y el cáncer de páncreas [10] - [16]. No obstante, casi todos los estudios destacados sólo una única subunidad mutado altamente (por ejemplo,
ARID1A
mutación en el carcinoma de células claras de ovario), mientras que nuestro análisis también reveló mutaciones menos frecuentes de otras subunidades SWI /SNF en los mismo tumor tipos (Tabla S2)
en particular, los datos de mutaciones que implican un papel supresor tumoral de SWI /SNF (frecuencias de mutación 11-34%; fig. 1A). también son convincentes para el melanoma, linfoma difuso de células B grandes (DLBCL), múltiples tipos de cáncer de mieloma, glioblastoma, y de cabeza y cuello, pero no había sido apreciado. En estos tipos de cáncer, mutaciones SWI /SNF probable pasaron desapercibidos porque se propagan a través de múltiples subunidades SWI /SNF, ninguno por sí solo alcanzar un umbral crítico. Entre este grupo de tipos de cáncer, melanoma exhibió la tasa de mutación SWI /SNF más alto.
Mientras melanomas tienen una inherentemente alta tasa de mutación de la exposición UV, las mutaciones indicadas aquí características de visualización de mutaciones conductor supresores de tumores. Entre 29 casos secuenciados [27] - [29], 17 mutaciones no sinónimas golpeado
ARID1A gratis (n = 5),
SMARCA4 gratis (n = 4),
arid2 gratis ( n = 3),
SMARCB1 gratis (n = 3),
SMARCA2 gratis (n = 1), y
smarcc1 gratis (n = 1) (Tabla S2). Estos incluyen una mutación homocigótica en
arid2
y tres mutaciones de orientación
SMARCB1
en la misma muestra del paciente, por lo tanto probable que afecta a los dos alelos. Por otra parte, los tipos de mutaciones incluyen las mutaciones sin sentido 5, 9, probablemente, que dañan las mutaciones sin sentido (como se pide por PolyPhen-2 [38]), 1-posiblemente dañando mutación sin sentido, y 2 mutaciones sin sentido benignos. Sólo uno de los tres estudios de melanoma [28] informó sobre las mutaciones sinónimas, donde había 2 mutaciones sinónimas (uno para cada uno
SMARCA4
y
smarcc1
) en comparación con las mutaciones no sinónimas 7 (la no sinónimo: relación sinónimo mutación en el exoma melanoma fue de 1,9: 1). Dadas las mutaciones sinónimas, y la relativamente alta tasa de mutación en el melanoma, es posible que haya algún tipo de mutación de pasajeros fondo de SWI /SNF en el melanoma. No obstante, la pérdida de heterocigosidad (LOH; implícita por la mutación homocigota y múltiples mutaciones en el mismo gen y la muestra), la inclinación mutación perjudicial, y la recurrencia de mutaciones por varias subunidades en conjunto sugieren que muchos o la mayoría de estas mutaciones son conductores.
En 68 grandes difuso linfomas de células B [20] - [22], las mutaciones no sinónimas dirigidos
arid1b gratis (n = 4),
ARID1A gratis (n = 2) ,
PBRM1 gratis (n = 2),
DPF2 gratis (n = 2),
smarcc2 gratis (n = 1), y
SMARCD3 gratis (n = 1). Esas mutaciones se pueden clasificar en los siguientes tipos: sin sentido (n = 3), del marco de lectura (n = 1), el sitio de empalme (n = 1), missense probablemente dañan (n = 2), benigno-missense (n = 1 ), y mutaciones sin sentido de significado indeterminado (n = 4). LOH información no estaba disponible a partir de los dos estudios DLBCL. Un estudio [20] informó de mutaciones sinónimas, y sólo 1 sinónimo mutación ocurrió en
arid2
en comparación con 9 mutaciones no sinónimas a través de varios otros genes de la subunidad SWI /SNF. La alta frecuencia de mutaciones, la recurrencia dentro de los genes, y la inclinación deletéreo de todas las mutaciones sugieren un papel supresor tumoral de SWI /SNF en DLBCL.
De 38 mielomas múltiples que se secuenciaron [30], seis tenían mutaciones en seis subunidades SWI /SNF diferentes, repartidos de la siguiente manera: 2, 2 reordenamientos probable que dañan las mutaciones sin sentido y 2 mutaciones de sentido erróneo benigno. La frecuencia de mutaciones sinónimas e información LOH no estaba disponible a partir de este estudio. Por lo tanto, en el caso de SWI /SNF como un supresor de tumor se basa principalmente en la frecuencia de mutaciones SWI /SNF. En particular, la tasa de mutación de fondo no era especialmente alta para el mieloma múltiple, y por lo tanto es poco probable que las mutaciones SWI /SNF que representan todos los eventos meramente pasajeros.
En el glioblastoma multiforme (GBM) [23], 4 de 22 muestras albergaron mutaciones SWI /SNF. Una muestra tenía dos mutaciones diferentes en el mismo gen (
ARID1A
) lo que sugiere mutaciones en huelga ambos alelos y hacer un fuerte argumento de que esas mutaciones son mutaciones del conductor.
SMARCA4
,
SMARCA2
, y
smarcc2
cada uno tenía una sola probablemente dañan mutación sin sentido, aunque
smarcc2
también tenían una mutación sinónima. serán necesarios grandes esfuerzos de validación, pero el patrón mutacional en general es sugestiva de mutaciones del conductor en GBM.
Los cánceres de cabeza y cuello realizaron un total de 12 mutaciones fuera de las 106 muestras secuenciadas en dos estudios [24], [ ,,,0],25]. La frecuencia de mutaciones en los cánceres de cabeza y cuello es relativamente alta debido a la exposición al tabaco en un subconjunto de pacientes. No obstante, las 12 mutaciones golpear
ARID1A
,
arid1b
,
PBRM1
,
arid2
,
SMARCA4
,
SMARCA2
, y
smarcc2
pueden desglosarse de la siguiente manera: 3 disparate, 1 marco de lectura, 4 probablemente dañan sentido erróneo, 2 posiblemente dañan el sentido erróneo, y 2 mutaciones de sentido erróneo benignos-, lo que representa un sesgo hacia las mutaciones deletéreas en relación con todo el exoma-estadísticas de mutación. Algunos genes fueron mutados de forma recurrente, incluyendo
ARID1A
,
arid1b
,
SMARCA4
, y
PBRM1
. La información relativa a la LOH y sinónimo mutaciones no estaban disponibles a partir de estos estudios
El meduloblastoma, el cáncer de mama y leucemia linfocítica crónica (LLC) todos mostraron menor, pero las tasas de mutación SWI /SNF probabilidad significativa (4-10%; Fig.. 1A). En el caso de meduloblastoma [26], hubo una mutación de desplazamiento en
ARID1A
y posiblemente perjudiciales mutación sin sentido en el
SMARCA4
. Además de las mutaciones de los datos de la secuenciación completa del exoma,
SMARCA4
se encontró mutado en 2 muestras adicionales a partir de una cohorte de validación asociada con el mismo estudio [26]. Por otra parte, tres
ARID1A
mutaciones se han reportado en los esfuerzos de validación independientes [39].
En cuanto a cáncer de mama [17], sólo una única mutación sin sentido perjudicial fue identificado en
arid1b
. Sin embargo, el conjunto de la muestra fue pequeña y no es un reflejo de la heterogeneidad conocida de cáncer de mama (en todas las 11 muestras tomadas en el estudio fueron el cáncer de mama triple negativo, es decir, negativo para los receptores de estrógeno, receptor de progesterona y HER2); por tanto, las conclusiones deben ser moderadas. Sin embargo, otros informes han identificado
ARID1A
y
PBRM1
mutaciones en el cáncer de mama [39] - [42]., Lo que sugiere un papel supresor tumoral probable del complejo
el caso de CLL [18], [19], el 4,5% de los casos albergaba mutaciones SWI /SNF. Aunque es relativamente baja, esta frecuencia es probable significativa por varias razones. En primer lugar, hubo 196 casos de LLC secuenciados entre los dos estudios, haciendo de este uno de los tipos de cáncer de mayor potencia incluidos en este análisis, y 8 de estos casos tenía una mutación en una subunidad SWI /SNF. Dos mutaciones cada golpe
ARID1A
y
BRD7
, lo que sugiere un cierto nivel de recurrencia dentro de subunidades. De las ocho mutaciones en total, 1 era una mutación sin sentido, 5 fueron probablemente perjudiciales mutaciones sin sentido, y 2 fueron predichas mutaciones benignas-sentido erróneo, de nuevo sugiriendo un sesgo hacia dañar las mutaciones (mutaciones sinónimas no se informaron en estos dos estudios). Es importante destacar que la tasa global de mutación para la LLC es relativamente baja; el caso promedio CLL tenía sólo 15 mutaciones, que corresponde a una tasa de mutación de menos de 1 mutación /Mb de exoma secuenciado. Por otra parte, el single-gen mutado más en la LLC,
SF3B1
, fue en sí mutado en sólo el 15% de los casos. Por lo tanto, las mutaciones observadas SWI /SNF, aunque infrecuente, es probable significativa.
No hay mutaciones SWI /SNF fueron identificados en el cáncer de colon, mielodisplasia, oligodendroglioma, tumores neuroendocrinos pancreáticos, y los quistes pancreáticos [17], [31 ], [32], [35], [36]. Vale la pena señalar que estas neoplasias, con la excepción del cáncer de colon, tienden a ser menos agresivos o incluso benigna. Sin embargo, es posible que las mutaciones SWI /SNF ocurren pero no eran evidentes debido a que los estudios fueron insuficientemente alimentados, o porque los conjuntos de muestras fueron parciales. A este respecto, los cánceres de colon secuenciados parecen ser todos microsatélites estables (basado en las frecuencias de mutación globales bajas), y por lo tanto no es representativo de todos los subtipos de cáncer de colon. Curiosamente, las mutaciones SWI /SNF en cánceres gástricos tendieron a ocurrir en (MSI), los tumores de microsatélites inestables [13]. De hecho, dirigida resecuenciación de
ARID1A
través de varios tipos de cáncer sugiere que es inactivado en una alta proporción de casos de cáncer de colon MSI [39]. Por otra parte,
smarcc1
se ha informado que es deficiente en una línea celular de cáncer de colon sola [37]. Así, la evidencia general sugiere que SWI /SNF puede jugar un papel en la tumorigénesis de colon.
El estudio quiste pancreático [35] secuenciado ocho muestras de cistoadenomas serosas (SCA), neoplasmas mucinosos papilares intraductales (IPMNs), quístico mucinoso neoplasias (MCN), y neoplasmas sólidos pseudopapilares (SPN). IPMNs y MCN son los únicos quistes con la capacidad de evolucionar al adenocarcinoma franca; sin embargo, no son las lesiones pancreáticas canónicas neoplasia intraepitelial (PanIN) que normalmente preceden adenocarcinoma pancreático ductal (PDAC) [43]. En contraste con los datos exoma, pérdida de expresión SMARCA4 a nivel de proteínas se ha informado en un subconjunto de IPMNs [44]. Se necesita más trabajo para caracterizar el estado de SWI /SNF en las lesiones precursoras de cáncer de páncreas, y para el caso el tiempo de mutaciones SWI /SNF durante el desarrollo y la progresión de otros cánceres humanos.
Un hallazgo notable de nuestra análisis es la amplitud de tipos de tumores en el que se muta SWI /SNF - a partir de cerebro, a hematopoyético, a diversos cánceres epiteliales sólidos. Aunque diferentes tipos de tumores presentan diferentes SWI /SNF frecuencias de mutación y preferencias de subunidades (discutido más adelante), las mutaciones SWI /SNF, en su conjunto no se limitan a cualquier origen de tejido, histológico, o subtipo molecular de cáncer. Mecánica, esto plantea la posibilidad de que SWI /SNF podría funcionar a través de una vía general de tumor supresor (s) en lugar de cualquier vía de linaje específico.
mutaciones SWI /SNF preferentemente se dirigen a ciertas subunidades
Los datos anteriores indican que las subunidades de SWI /SNF son frecuentemente mutado en los cánceres humanos. A continuación pregunta si ciertas subunidades en el complejo fueron atacados preferentemente. Las subunidades de complejos SWI /SNF se pueden asignar a aproximadamente tres grupos funcionalmente distintas - una subunidad enzimática (SMARCA2 o SMARCA4), una subunidad pensado para conferir especificidad funcional del complejo (de aquí en adelante como la orientación subunidades; ARID1A, arid1b o PBRM1), y el núcleo y variantes restantes subunidades (en lo sucesivo, las subunidades de andamios) [3]. A través de los 13 tipos de cáncer con mutaciones SWI /SNF, la preponderancia de las mutaciones ocurrieron en la subunidad enzimática SMARCA4 y en las tres subunidades de orientación (Fig. 2A). Las mutaciones se produjeron, pero con menor frecuencia en las subunidades de andamios.
A. La frecuencia media de las mutaciones de la subunidad SWI /SNF no sinónimas (para los 18 diagnósticos de tumores analizados) se indica superpuesta sobre una representación esquemática del complejo SWI /SNF. Las mutaciones golpean preferentemente la
SMARCA4
subunidad enzimática y varias subunidades de orientación (
ARID1A
,
arid1b
,
PBRM1
, y
arid2
). B. Mapa de calor (escala de colores indica) que representa el número de mutaciones no sinónimas encontradas en cada gen de la subunidad SWI /SNF de los conjuntos de datos analizados exoma. Tenga en cuenta que algunos tipos de tumores muestran una mutación selectiva de subunidades individuales SWI /SNF, por ejemplo,
ARID1A
en el carcinoma ovárico de células claras (CCC) y el cáncer gástrico, mientras que la mayoría de otros tipos de tumores no lo hacen. Para simplificar, sólo se muestran aquellas subunidades SWI /SNF y los tipos de tumores que tienen mutaciones.
El hallazgo de que las mutaciones se producen a través de varias subunidades diferentes SWI /SNF sugiere que el principal efecto de las mutaciones puede ser comprometer en parte o toda la actividad funcional del complejo. La preponderancia de las mutaciones en las subunidades enzimáticas y de orientación sugiere que esas subunidades pueden ser más críticos para la función de SWI /SNF. En consonancia con esta interpretación, se encontraron recientemente las mutaciones germinales de múltiples subunidades SWI /SNF que la base de síndrome de Coffin-Siris (CSS; un trastorno del desarrollo raro) [45], lo que implica una equivalencia genética de las diferentes subunidades. De 16 subunidades SWI /SNF secuenciados en 23 individuos con CSS, se encontraron mutaciones en
SMARCA4 gratis (26%),
arid1b gratis (26%),
SMARCB1 gratis (17 %),
ARID1A gratis (13%),
SMARCA2 gratis (4%), y
SMARCE1 gratis (4%) [45]. En particular, el conjunto de afectados subunidades SWI /SNF en gran medida refleja la de los cánceres humanos, el apoyo que ciertos enzimática y de orientación subunidades probablemente son más críticos para la función del complejo. Sin embargo, es probable que ser sutileza adicional con respecto a posibles funciones distintas de complejos SWI /SNF con diferentes composiciones de subunidades, células y del tipo de tejido especificidad de los complejos, y en el caso de las mutaciones, la posible actividad compensatoria de residual SWI /SNF (complejos que contienen subunidades no mutados alternativos).
de hecho, la visualización de cada uno de los 13 tipos de cáncer por separado, los patrones de mutaciones interesantes surgen (Fig. 2B). Algunas mutaciones tipos de cáncer presentan predominantemente en una sola subunidad SWI /SNF, incluyendo (y como se ha señalado también por los autores de estos estudios)
ARID1A Hoteles en carcinoma de células claras de ovario y cáncer gástrico, y
PBRM1
en el carcinoma de células renales. La mayoría de los demás, incluyendo el melanoma, el cáncer de páncreas, y DLBCL, exhiben un espectro más equilibrada de las mutaciones entre las subunidades comúnmente mutado. Para los tipos de tumores donde una sola subunidad se ve afectada predominantemente, es posible que la subunidad (y los complejos que lo contienen) tiene de células o de tipo tejido funciones específicas que dan cuenta de su inactivación selectiva. Tal es casi seguro que en el caso del hallazgo de mutaciones
SMARCB1 gratis (SNF5) en todos los tumores rabdoideos [7]. Alternativamente, las células o tejidos de tipo mutacional procesos específicos (por ejemplo, en relación con el acceso de los loci del genoma) podrían estar operando.
Una cuestión interesante es si dentro de un determinado gen de la subunidad SWI /SNF, las mutaciones afectan a residuos específicos o estructural /dominios funcionales. Los datos de los estudios analizados aquí exoma no revelaron obvias de mutación "puntos calientes" (Figura S1). Sin embargo, los datos son demasiado escasos para establecer conclusiones firmes. Observamos que algunos estudios de validación, evaluando subunidades SWI /SNF individuales (por ejemplo,
ARID1A
) en cohortes mucho más grandes, tampoco han observado puntos calientes de mutación [13], [15]. A este respecto, SWI /SNF parece diferir de
TP53
, donde las mutaciones de manera desproporcionada dirigen a un pequeño número de codones, y en su mayoría se producen dentro de una única (en este caso, de unión a ADN) de dominio [46].
también investigamos, en todos los tipos de cáncer, si las mutaciones de diferentes subunidades SWI /SNF eran mutuamente excluyente de los otros. Sorprendentemente, las mutaciones en dos subunidades SWI /SNF diferentes ocurrieron dentro del mismo tumor paciente acerca de la frecuencia que se esperaría por azar (es decir, según lo estimado por el cuadrado de la frecuencia de mutación SWI /SNF en un tipo de tumor determinado) (Fig. 3) . Este hallazgo sugiere que los accesos de mutaciones en dos subunidades SWI /SNF diferentes no son funcionalmente redundantes, sino más bien que cada uno podría proporcionar perturbación incremental o interrupción del complejo.
Heatmaps describen el estado de la mutación del gen de la subunidad cada SWI /SNF en cada muestra de tumor, que se muestra para los siete tipos de tumores con la más alta frecuencia de mutaciones SWI /SNF. Las filas y las columnas representan muestras de tumores y genes de la subunidad SWI /SNF, respectivamente. El color azul indica la presencia de una mutación no sinónima. Las muestras con mutaciones en dos subunidades SWI /SNF diferentes se identifican por una flecha roja.
TP53
mutaciones también se indican, al igual que
EZH2
mutaciones activadoras para el estudio DLBCL (
inferior izquierda del panel).
SWI /mutaciones SNF no son mutuamente excluyente de otras mutaciones genéticas del cáncer
se ha propuesto la función supresora de tumores de SWI /SNF para operar mediante el control de la expresión o la actividad de los genes y las vías específicas, incluyendo Rb, TP53, Polycomb, sonic hedgehog, Myc, tallo programas de células, y la señalización del receptor de la hormona nuclear [3], [47]. Nuestro análisis del exoma proporciona una oportunidad única para tratar de identificar sistemáticamente las principales vías que median la supresión de tumores SWI /SNF, por análisis de exclusividad mutua. En concreto, dos genes diferentes que operan a lo largo de la misma vía lineal, por ejemplo,
KRAS
y
BRAF
, se cree que es menos probable que mutarse en la misma muestra de tumor debido a las mutaciones serían funcionalmente redundantes. Por lo tanto, la identificación de los genes del cáncer que están mutados sólo en tumores sin SWI /SNF mutación implicarían una vía compartida. Del mismo modo, la identificación de los genes del cáncer que siempre están mutados en tumores con SWI /SNF mutación (mutuamente) podría sugerir la inclusión vías cooperantes necesarios.
Para hacer frente a la exclusividad mutua, primero se centró en la relación entre SWI /SNF y las mutaciones de
TP53
. Estudios recientes informaron exclusividad mutua de
ARID1A
y
TP53
mutaciones en ambos ovarios carcinoma de células claras y el cáncer gástrico [13], [47]. Nuestro análisis de conjuntos de datos exoma afirmó una relación mutuamente excluyente entre SWI /SNF y
TP53
mutaciones en carcinoma de células claras de ovario y cáncer gástrico (Fig. 3); aunque la significación estadística solamente se alcanzó para el cáncer gástrico (P = 0,018; prueba exacta de Fisher). Notablemente, sin embargo, no hay tal relación mutuamente exclusiva era evidente para otros tipos de tumores, incluyendo cáncer de páncreas, melanoma, carcinoma hepatocelular, y DLBCL (Fig. 3). De hecho, en el cáncer de páncreas, todos los casos con mutaciones SWI /SNF realmente transportados
TP53
mutaciones, lo que sugiere una tendencia hacia la inclusión mutua. (
P = 0,085
; prueba exacta de Fisher)
Además, los datos sugieren la necesidad de precaución en la interpretación de la mutua exclusividad de SWI /SNF y
TP53
mutaciones. los cánceres de ovario y gástricas son ambas enfermedades histológicos y genéticamente diversas, y la exclusividad mutua en lugar pueden correlacionar con los subtipos de tumores en lugar de reflejar una relación mecanicista. De hecho, en el cáncer gástrico mutaciones SWI /SNF tienden a ocurrir en los tumores MSI, mientras que
TP53
mutaciones ocurren generalmente en los tumores de microsatélites estables [13]. Por lo tanto, la exclusividad mutua aquí puede referirse más a los procesos mutagénicos distintas.
SWI /SNF también se ha propuesto para suprimir el crecimiento tumoral por antagonizar los efectos oncogénicos de Polycomb represivo complejo 2 (PRC2), lo que refleja su papel en el desarrollo [ ,,,0],14], [48]. Aproximadamente el 15% de los casos de DLBCL albergan mutaciones activadoras de
EZH2
, el componente enzimático de PRC2. Por lo tanto, el DLBCL ofrece la oportunidad de evaluar la exclusividad mutua de SWI /SNF y PrC2 alteraciones. En particular, nuestro análisis reveló varias muestras de pacientes que tienen tanto SWI /SNF y
EZH2
mutaciones (Fig. 3), no apoya a la exclusividad mutua.
A continuación trató de adoptar un enfoque más sistemático para identificar las mutaciones genéticas del cáncer que presentan exclusividad mutua con SWI /SNF mutación. Para este efecto, se analizaron las 189 principales genes mutados (todos los genes con mutaciones ≥13) a través de los 24 estudios exoma. Los 189 genes incluyen otros genes del cáncer conocidos (por ejemplo,
KRAS
,
BRAF
,
CDKN2A
,
PTEN
,
NF1
,
APC
,
SMAD4
, etc) y representado muchas de las vías de señalización canónica (por ejemplo, Ras, PI3K, Wnt, Notch, etc) en el cáncer. A pesar de esto, no se identificaron relaciones mutuamente exclusivos (o mutuamente incluyentes) con mutaciones significativas SWI /SNF (Fig. 4 y el texto S1).
En cada panel, filas corresponden a las muestras tumorales y las columnas corresponden a los genes. Dentro de las matrices, azul corresponde a una mutación no sinónima mientras que corresponde a ninguna grises informaron mutación. Las filas se ordenan en primer lugar en función del estado mutacional SWI /SNF y el segundo en el subtipo de cáncer (anotados en la alternancia de texto negro y marrón,
la izquierda). A. El estado mutacional de los 189 genes más altamente mutadas-a través de los estudios de exoma, en relación con el estado mutacional SWI /SNF. Los 189 genes son ordenadas por rango de izquierda a derecha, de los que más mutationally incluido a los más mutationally-exclusiva con mutaciones SWI /SNF. B. zoom en la vista del estado mutacional de las cuatro mutaciones génicas más exclusivos (
FAT2
,
NEB
,
CSMD1
,
SF3B1
); ninguno alcanzó significación estadística. Una discusión adicional se proporciona en el texto S1. C. zoom en la vista del estado mutacional de los genes del cáncer selectos. Estos genes se indican con un asterisco en el panel
Un
. Una discusión adicional se proporciona en el texto S1.
Es posible que nuestro análisis era bajo poder identificar a los verdaderos relaciones mutuamente exclusivos. Alternativamente, es posible (y que favorecen la explicación de que) SWI /SNF más bien efectúa la supresión tumoral por el impacto de múltiples vías, incluyendo Rb, TP53, Polycomb, erizo sónico, Myc, tallo programas celulares, señalización del receptor de la hormona nuclear, y otros probable que aún no se han descubierto. Esta relación "uno a muchos" oscurecería análisis mutua exclusividad.