Extracto
Uso de datos de expresión génica para mejorar nuestro conocimiento de las redes de control relevantes para la biología del cáncer y la terapia es una tarea difícil pero urgente. Partiendo de la premisa de que los genes que se expresan juntos en una variedad de tipos celulares es probable que las funciones juntos, derivamos genes mutuamente correlacionados que funcionan juntos en varios procesos en las células tumorales epiteliales similar. genes de expresión correlacionados se derivan de los datos para las líneas de células tumorales humanas NCI-60, así como los datos de las líneas celulares CCLE del Instituto Broad. NCI-60 líneas celulares que expresan selectivamente un subconjunto mutuamente correlacionados de genes de unión estrecha servido como una firma para las células cancerosas epiteliales-similares. Esas líneas celulares de la firma sirvieron como una semilla para derivar otros genes correlacionados, muchos de los cuales tenían varias otras funciones relacionadas con el epitelio. estudio de la literatura produjo la interacción y la función de la información molecular sobre esos genes, de los cuales se ensamblan los mapas de interacción molecular. Muchos de los genes tenían funciones epiteliales no relacionadas con las uniones estrechas, lo que demuestra que las nuevas categorías de función se suscitó. Los genes más altamente correlacionados estaban implicados en las siguientes funciones epiteliales: interacciones en las uniones estrechas (CLDN7, CLDN4, CLDN3, MARVELD3, MARVELD2, TJP3, CGN, CRB3, LLGL2, EpCAM, LNX1); interacciones de uniones adherentes (CDH1, ADAP1, CAMSAP3); interacciones en desmosomas (PPL, PKP3, JUP); regulación de la transcripción de los complejos de unión célula-célula (GRHL1 y 2); reguladores de empalme de ARN epitelial (ESRP1 y 2); el tráfico de vesículas epiteliales (Rab25, EPN3, GRHL2, EHF, ADAP1, MYO5B); epitelial de Ca (2) de señalización (ATP2C2, S100A14, BSPRY); la diferenciación terminal de las células epiteliales (OVOL1 y 2, ST14, PRSS8, SPINT1 y 2); mantenimiento de la polaridad apico-basal (Rab25, LLGL2, EPN3). Los resultados proporcionan una base para futuros estudios para dilucidar las funciones de las redes de regulación específica a las células de cáncer epitelial similar y para sondear objetivos de medicamentos contra el cáncer
Visto:. Kohn KW, Zeeberg BM, Reinhold WC, Pommier Y (2014) expresión génica Las correlaciones en las líneas celulares de cáncer humano Definir las redes de interacción molecular para epitelial fenotipo. PLoS ONE 9 (6): e99269. doi: 10.1371 /journal.pone.0099269
Editor: Lucía R. Languino, Thomas Jefferson University, Estados Unidos de América
Recibido: 13 Marzo, 2014; Aceptado: 1 de mayo de 2014; Publicado: 18 Junio, 2014
Este es un artículo de acceso abierto, libre de todos los derechos de autor, y puede ser reproducido libremente, distribuir, transmitir, modificar, construir, o de otra forma utilizado por cualquier persona para cualquier propósito legal. El trabajo está disponible bajo la advocación de dominio público Creative Commons CC0
Disponibilidad de datos:. Los autores confirman que todos los datos que se basan los resultados son totalmente disponible sin restricciones. Los datos de expresión se puede acceder de la siguiente manera: Genoma Humano Affymetrix U95 Conjunto (HG-U95) número GEO adhesión: GSE5949, Affymetrix Human Genome U133 (HG-U133) número GEO adhesión: GSE5720, Affymetrix Human Genome U133 Plus 2,0 Arrays (HG U133 Plus 2.0) GEO número de acceso: GSE32474, Agilent Plenario del Genoma humano Microarray (WHG) número GEO adhesión: GSE29288, Affymetrix GeneChip Human exón 1,0 ST matriz (GH exón 1,0 ST) número GEO adhesión: GSE29682. Los datos también está disponible en CellMiner en la pestaña "descargar conjuntos de datos" en:. Http://discover.nci.nih.gov/cellminer/loadDownload.do
Financiación: Financiado por el presupuesto del Laboratorio de Farmacología Molecular asigna desde el Instituto Nacional 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
los avances en la biología del cáncer y la terapia depende en gran parte de la comprensión de las interacciones moleculares que rigen las redes de regulación clave. La gran cantidad de datos sobre la expresión génica en células de cáncer debe ayudar a alcanzar ese objetivo, pero utilizando de manera efectiva que la información sigue siendo un desafío. La mayoría de los tumores sólidos malignos se derivan de los tejidos epiteliales y retienen características epiteliales a un grado variable que se correlaciona inversamente con la virulencia maligna. El objetivo de utilizar los datos de expresión génica de las líneas celulares derivadas de diversos tumores humanos para dilucidar las redes de interacción molecular que controla la clave de funciones del epitelio tipos de células, lo que conduce finalmente a la comprensión más profunda de los factores que gobiernan las transiciones de carácter mesenquimales, un cambio que se piensa que es central para la adquisición de la capacidad de las células cancerosas de invadir tejidos y formar metástasis a distancia. El trabajo actual se centra en los genes que se expresan selectivamente en las células epiteliales, mientras que una comunicación posterior se centrará en las transiciones entre estados epiteliales y mesenquimales de células.
Los epitelios son sin duda la mejor manera de definir, así como el fenotipo multicelular embrionaria temprana. Un prominente característica esencial de los epitelios está uniones estrechas, que ayudan a mantener las células adyacentes juntos y regular el transporte de moléculas a través del espacio paracelular entre células adyacentes [1]. por lo tanto, la expresión de un subconjunto de genes que están asociados con las uniones estrechas puede servir como un indicador de carácter epitelial. Esto estaría de acuerdo con el principio general de que los genes que se expresan juntos en una variedad de circunstancias o tipos de células son propensos a funcionar juntos.
Los niveles relativos de expresión de más de 23.000 genes en 60 humana del Instituto Nacional del Cáncer líneas de células tumorales (NCI-60) se han montado en una base de datos libre y fácilmente accesible [2]. En un estudio anterior, hemos demostrado que un conjunto de genes de expresión mutuamente correlacionados más de las líneas de células NCI-60 podría ser montado en las redes que controlan la migración celular [3].
Ahora demostramos que un subconjunto de la líneas de células NCI-60 que son selectivos en la expresión de ciertos genes de unión asociada apretados sirven como una firma para el carácter epitelial de las células tumorales, y que los genes correlacionados positivamente con la que la firma se pueden montar en las redes que participan en el control de las funciones epiteliales. Se demuestra que los patrones de expresión en las líneas celulares de cáncer humano NCI-60 se correlaciona bien con la expresión en las líneas celulares CCLE /Broad.
Aunque la expresión génica a nivel de ARNm no es el único determinante de la expresión de la proteína correspondiente ( para los que todavía no tenemos datos suficientes), las correlaciones de función son sorprendentes.
El trabajo actual combina la expresión de genes correlaciones con la información de la interacción molecular directamente de la literatura científica actual para montar redes de interacción molecular específicos para células de tipo epitelial . Además del análisis de la bioinformática, una parte integral de este estudio incluye una revisión exhaustiva de las interacciones moleculares de los genes (genes) y productos que tienen funciones relacionadas epiteliales en líneas celulares de cáncer humano.
Métodos
perfiles de expresión génica y correlaciones para NCI-60 líneas celulares tumorales humanas se obtuvieron mediante el "nivel de transcripción de genes puntuación z" herramienta basada en web proporcionado por CellMiner (http://discover.nci.nih.gov/cellminer/). Esta herramienta proporciona la cuantificación relativa de las líneas celulares de cinco plataformas de microarrays [2]. CellMiner proporcionado correlaciones de puntuación z (r) de la expresión de un gen dado con respecto a la selectividad de las líneas de células NCI-60 consenso epitelial (NEC) (ver a continuación y en la Tabla 1). De los 22.379 genes para los que no fueron validados los datos de los genes de NEC en la base de datos CellMiner, la fracción de los genes que tengan puntuación z (r) los valores superiores a 0,90, 0,80, 0,70, 0,60, 0,50, 0,40, respectivamente, fueron 0,0005, 0,0023, 0,0056, 0,013, 0,027, 0,059.
los datos de expresión génica (CCLE_Expression_Entrez_2012-09-29.gct) para las líneas celulares de tumores humanos de la línea celular de cáncer Enciclopedia (CCLE) del Instituto Broad del MIT y Harvard se descargaron de (http://www.broadinstitute.org/ccle/data/browseData?conversationPropagation=begin). El archivo descargado se pre-procesados utilizando una combinación de comandos de UNIX y programas de investigación, por ejemplo, para eliminar las entradas para el cual el nombre de genes que faltaba. Los valores de expresión para cada gen se convirtieron en una puntuación z en todas las muestras en el conjunto de datos (es decir, con una media cero y desviación estándar de la unidad), utilizando la escala de R programa. La matriz resultante de perfiles de expresión génica se guarda como un objeto R. Un paquete de R en la casa se utilizó para recopilar y normalizar los datos de las muestras individuales en un conjunto de datos coherente para cada tipo de cáncer. Los valores de expresión para cada gen se convirtieron en una puntuación z en todas las muestras en el conjunto de datos (es decir, con una media cero y desviación estándar de la unidad), utilizando la escala de programa de I (). La matriz resultante de perfiles de expresión génica se ha guardado en el disco duro como un objeto R.
mapas de imágenes en clúster para la expresión de genes y correlaciones fueron generados usando un paquete de R en el local.
La información sobre molecular interacciones y funciones se ensamblan a partir de la literatura reciente en PubMed. El número de referencias citadas se limitaba al citar las publicaciones recientes que contienen citas de la literatura anterior. Los mapas de interacción molecular (MIMs) se prepararon utilizando la notación descrito por Kohn et al [4] y en http://discover.nci.nih.gov/mim/. Los símbolos MIM utilizados en el presente trabajo se definen en la Figura 1. Los MIM en el trabajo actual se construyeron utilizando el software PathVisio-MIM [5].
Un pequeño círculo relleno ( "nodo") en una interacción línea representa la entidad o entidades que son la consecuencia de la interacción. Por ejemplo, un nodo en una línea de interacción de unión representa el dímero o complejo que resulta de la unión; un nodo en una línea de la hendidura representa el producto (s) de la escisión; un nodo en una línea de modificación, representa la entidad modificado. Para una descripción más detallada de la notación, véase [4] y http://discover.nci.nih.gov/mim/mapDesc.html.
Resultados y Discusión
patrón de expresión de un subconjunto de apretado nudo de unión y adherentes-los genes en los NCI-60 líneas celulares Define un candidato epitelial Firma
las uniones estrechas son bandas de proteínas estructurales específicas que sellan las uniones célula-célula y regulan el paso de iones pequeños o moléculas a través del espacio intercelular; que son una característica esencial de tipos de células epiteliales [6], [7]. El núcleo estructural de uniones estrechas se compone generalmente de una o más proteínas a partir de cada uno de los siguientes genes o familias de genes: TJP1-3, claudins (CLDN1-27), OCLN /ocludina, MARVELD3, y MARVELD2 /tricellulin [8]. Nos preguntamos si un subconjunto de los genes apretado nudo de la familia exhibiría un patrón de expresión de genes mutuamente correlacionados dentro del panel NCI-60 de líneas de células tumorales humanas. Ese patrón de expresión selectiva podría ser una firma de carácter epitelial de líneas de células tumorales humanas en cultivo
.
Uso de las herramientas de análisis CellMiner NCI-60 [2], se encontró que 7 miembros del apretado nudo familiar genes forman un patrón de consenso de genes de expresión mutuamente correlacionados en 11 de las 60 líneas de células NCI-60. La Figura 2 muestra cómo de cerca los perfiles de expresión génica se parecen entre sí.
Nos referimos a este subgrupo de las líneas de células NCI-60 como el (NEC) líneas celulares "NCI-60" consenso epitelial. Los genes expresados selectivamente por estas líneas celulares son "genes" NEC.
estructuralmente asociados con las uniones estrechas son las uniones adherentes cuyo componente central es el marcador epitelial, CDH1 /E-cadherina. Debido a que la relación funcional y la estrecha similitud de su perfil de expresión NCI-60 con la de los genes apretado nudo que se muestran en la Figura 2, se incluyeron CDH1 en una firma epitelial consenso (Figura 3, Tabla 1). La alta correlación mutua de expresión de los genes enumerados en la Tabla 1 se ve en la Figura 4. Expresión diferencial de estos genes mutuamente correlacionados, por tanto, fue seleccionado como una posible firma para el carácter epitelial de líneas de células tumorales humanas en cultivo. Nos referimos a aquellos genes y las líneas de células NCI-60 que expresa selectivamente ellos como el "NCI-60 consenso epitelial (NEC)" firma. Aunque la expresión selectiva de genes NEC puede ser indicativo de carácter epitelial, que puede o puede no indica la presencia de estructuras de unión estrecha y adherentes normales
.
Casi todas las líneas celulares que hasta de regular CDH1 abajo-regular VIM . Selectivamente genes que no se expresan por las líneas celulares de NEC a menudo tienen funciones mesenquimales.
Los genes y las líneas celulares del NCI-60 consenso epitelial (NEC) firma (Tabla 1) están encuadrados dentro de los rectángulos rojos . Los genes NEC se ven para constituir un subconjunto de la unión y de la familia cadherina genes estrechos.
Figura 3 muestra que el perfil de expresión NCI-60 gen para CDH1 /E-cadherina (y por tanto de la NEC genes en general) es casi una imagen especular de la del gen marcador mesenquimal, VIM /vimentina, lo que sugiere que los genes mesenquimales tienen selectivamente baja expresión en las líneas celulares de NEC. Los genes cuya expresión es altamente selectiva en las líneas celulares de NEC puede ser de tipo epitelial, y los genes cuya expresión es selectiva baja en las líneas celulares de NEC pueden ser mesenquimales o, más en general, no epiteliales.
La correlaciones de expresión de los genes de NEC y líneas celulares en el contexto de todas las líneas celulares NCI-60 y todos los miembros de la familia de genes de unión y cadherina apretados se muestra como un mapa de imagen en clúster (CIM) en la Figura 4. vemos que el grupo de genes es NEC . un subconjunto de las familias de genes unión estrecha de unión y adherentes
Además de los genes de NEC listados en la Tabla 1, la Figura 4 sugiere que CDH3 (P-cadherina; correlación de la expresión génica con la de los genes de NEC, r = 0,55) podría incluirse en el clúster. CDH3 será visto a co-cluster con el hueso fide genes NEC en otros conjuntos de datos; Por lo tanto, consideramos CDH3 para ser un miembro ex-oficio del grupo NEC.
Muchos de los miembros de la familia de genes incluidos en la CIM no tienen funciones relacionadas epiteliales o se expresa en las regiones de la membrana plasmática de otras uniones estrechas . CDH2 /N-cadherina, por ejemplo, forma uniones adherentes en las células mesenquimales, que no tienen uniones célula-célula del tipo que es única para las células epiteliales [9]. Claudins (Cldns) difieren en sus capacidades para sellar uniones célula-célula, y algunos de ellos forman aniones o cationes canales específicos en el estrecho espacio entre las células epiteliales adyacentes [10].
Expresión de apretado nudo los genes cadherina y la familia en los CCLE tumorales humanas líneas celulares derivadas de tejidos epiteliales
desde el NCI-60 contiene un número limitado de líneas celulares por cada tipo de tejido, se preguntaron si el subconjunto de NEC apretado nudo y la familia de las cadherinas también sería evidente en los datos para el número mucho mayor de líneas de células tumorales humanas de del Instituto Broad línea celular de cáncer Enciclopedia (CCLE) [11]. Utilizando el mismo conjunto de genes que se utilizaron en la CIM de la expresión génica en las líneas celulares NCI-60 (Figura 4), preparamos CIMs de la expresión de ARNm en el pecho CCLE y líneas celulares de colon (Figuras 5 y 6, respectivamente). Estas CIM muestran que los genes NEC enumerados en la Tabla 1 (a excepción de OCLN, para los cuales no se encontraron datos en CCLE) clúster juntos tanto en las líneas de mama CCLE y de colon (Figuras 5 y 6, caja roja), como lo hicieron en el CIM para el NCI-60 (Figura 4). Además de los 7 genes NEC, incluidos aquellos grupos CDH3 /P-cadherina en las líneas de mama y TJP2 /ZO-2 en las líneas de colon. La figura 5 sugiere que 16/58 (28%) de las líneas celulares de cáncer de mama son CCLE no epiteliales. Para las líneas celulares de cáncer de colon CCLE (Figuras 6 y 7), la fracción correspondiente es de 7/61 (11%). Las correlaciones de expresión entre los pares de genes se muestran en la CIMs para el pecho CCLE y líneas de colon en las figuras 8 y 9, respectivamente. Por tanto el de mama y las líneas de colon, los 7 genes NEC aparecen en un clúster mutuamente correlacionados apretado (Figuras 8 y 9, el cuadro rojo). Estos hallazgos apoyan la idea de que los genes NEC sirven como una firma para el carácter epitelial en líneas celulares tumorales humanas derivadas de tejidos epiteliales, y muestran variaciones menores de la composición de la agrupación de genes NEC en líneas celulares de cáncer de diversos tejidos. Además, tanto el de mama y de colon CIMs muestran un apretado racimo inversamente correlacionados (figuras 8 y 9, la caja azul), que consiste en CDH2, CDH4, CDH6, CDH11, CDH13, y CLDN11, excepto que el clúster de mama también contiene MARVELD1. Por tanto, estos genes tienden a ser reguladas por en las líneas celulares de mama CCLE y cáncer de colon, y pueden funcionar principalmente en tipos de células no epiteliales o mesenquimales (que es bien conocido por CDH2 /N-cadherina). Así, el co-expresada NEC subconjunto de apretado nudo y genes de la familia cadherina (Tabla 1) es también evidente en las líneas de células tumorales humanas CCLE derivadas de tejidos epiteliales.
El clúster que contiene los genes NEC está marcado en una caja vertical. Las líneas celulares que muestran claramente la reducción de expresión de los genes de NEC están encerrados en una caja horizontal.
El clúster que contiene los genes NEC está en una caja roja. Un grupo que contiene los genes cuya expresión se correlaciona inversamente con respecto a los genes NEC se encuentran en una caja azul
La mayoría de las líneas celulares de colon de forma única también expresar CDH17.; la expresión selectiva de CDH17 se ve en 35 de las líneas CCLE de colon de tipo epitelial 54 (65%) (Figura 6). Entre las 35 líneas celulares, 21 (60%) también expresar CLDN2; y entre esas 21 líneas, 6 (29%) expresan, además, CLDN15 (Figura 6). expresión selectiva de CDH17 destaca por ser específicos de una gran fracción de líneas celulares de colon; Esto también fue evidente en el NCI-60 perfil de expresión génica en CDH17 se expresa selectivamente en 4 de las 7 líneas celulares de colon (Figura 7). Por lo tanto las células del cáncer de colon, y quizás también los cánceres de colon, pueden ser estratificados sobre la base de la expresión de estos genes. Expresión de CDH17 en líneas celulares de cáncer de colon, así como tejidos de cáncer de colon, se había informado anteriormente por [12]. Alta expresión de CDH17 se asoció con una menor supervivencia de los pacientes con cáncer colorrectal. CDH17 se encontró asociado con la integrina beta1 y otros factores efectos sobre la adhesión celular y las interacciones de la matriz extracelular que sugieren. En las líneas celulares de cáncer de ovario CCLE, aproximadamente la mitad de las líneas mostraron alta expresión de CLDN16, aunque la distinción entre las líneas de células epiteliales y mesenquimales como-como no estaba claro.
Las líneas celulares de la NCI-60 epitelial de Consenso (NEC) Servir como una semilla para descubrir otros genes que son selectivamente expresadas por estas líneas celulares y que tienen funciones específicas epiteliales-
Muchos de los genes de la familia apretado nudo funcionen también en otras partes de la célula, y en particular de células NEC líneas puede o no tener uniones estrechas normales. Sin embargo nos preguntamos si otros genes que se expresan selectivamente en las líneas celulares NEC tienen funciones relacionadas con el epitelio adicionales, que pondrían a prueba aún más la conclusión de que la expresión de genes NEC proporciona una firma de carácter epitelial de las células tumorales.
Después de haber definido un NEC firma línea celular basado en la expresión selectiva de un subconjunto de los genes de unión y de la familia cadherina apretados, hemos utilizado la herramienta de comparación de patrones de CellMiner para identificar otros genes que se expresan de forma selectiva (o selectivamente) no expresadas por esas líneas celulares NEC. Hemos encontrado 76 genes cuya puntuación z correlaciones con respecto a la expresión selectiva en las líneas celulares NEC fue de r & gt; 0,75. Para cada uno de esos 76 genes, hemos reunido información sobre las interacciones moleculares y las funciones de la literatura científica reciente. Encontramos información relevante para 44 de los genes ( "genes epiteliales NEC-correlacionados"; Tabla 2); los restantes 32 no había publicado información que vincula a las funciones específicas de epitelio (Tabla 3), pero estos genes probablemente tendrá funciones en líneas celulares de tumores epiteliales que quedan por descubrir. Los genes que mostraron los más fuertes correlaciones negativas con respecto a la expresión selectiva en las líneas celulares NEC ( "genes NEC-anti-correlación") se enumeran en la Tabla 4. Los genes pueden tener funciones no epiteliales o mesenquimales.
Expresión génica dicotomía entre líneas de células epiteliales y mesenquimales-como-como
genes correlacionados-NEC genes epiteliales de la Tabla 2 y NEC anti-correlación-de la Tabla 4 se combinaron en una mapa de imagen en clúster (CIM) de la expresión de ARNm en las líneas celulares NCI-60 (Figura 10). Como era de esperar, muestran una fuerte dicotomía entre las líneas celulares epiteliales como y no epiteliales con las líneas de células NEC en un grupo compacto (cuadro rojo superior). Curiosamente, 8 de las líneas celulares de melanoma se agrupan 9 (cuadro rojo abajo), lo que sugiere que los patrones de expresión génica en estos tipos de células se diferencia de otros tipos de células no epiteliales. Particularmente notable en estas líneas celulares de melanoma es que tienden a expresar ZEB2 selectivamente, pero no ZEB1 (flechas en la parte inferior de la CIM).
Los genes que se muestran son los más hasta reguladas ( "epitelial") o hacia abajo -regulated ( "mesenquimales") en las líneas celulares NEC de las Tablas 2 y 4, respectivamente. Las líneas celulares NEC se agrupan como se esperaba (rectángulo superior). líneas celulares de melanoma forman un grupo aparte (rectángulo inferior). Tenga en cuenta la elevada expresión de ZEB2 y baja expresión de ZEB1 (rojo y flechas azules en la parte inferior).
A continuación pregunta si esta dicotomía la expresión génica, que se basa en los datos del NCI-60, se sostendría en líneas celulares CCLE. Hemos encontrado que esto es claramente cierto para las líneas celulares derivadas de CCLE de mama, colon y ovario (Figuras 11-13). Además, estos CIMs de expresión de ARNm nos permiten estimar la fracción de las líneas de células de cada tipo de tejido que tienen un patrón de expresión no epitelial o mesenquimal de genes (Tabla 5). Los valores de las líneas de mama y de colon eran muy similares a los que se basa en la expresión de apretado nudo de unión adherente y los genes (Figuras 5 y 6, Tabla 5). Las líneas celulares de cáncer de ovario CCLE tenían un porcentaje relativamente grande de líneas de células no epiteliales o mesenquimales-como (65%, Figura 13), tal vez debido a la gran incidencia de los tumores de ovario de origen mesotelial, que quizá tiene un gen no epiteliales perfil de expresión (el cluster no epiteliales se divide en dos sub-grupos que tal vez distinguen entre predominantemente mesenquimales frente carácter mesotelial).
el conjunto de genes fue el mismo que en la Figura 9, excepto que no había datos para LIXL1 . La agrupación de los genes epiteliales y mesenquimales fue la misma en las líneas celulares de cáncer de mama CCLE como en las líneas celulares NCI-60.
Los conjuntos de genes de las Tablas 2 y 4, permitiendo distinguir de tipo epitelial de carácter mesenquimales-como en líneas celulares tumorales humanas. La siguiente pregunta es si esos conjuntos de genes participan en una red funcional coherente. En el presente trabajo nos dirigimos a esa pregunta para los genes relacionados con el epitelio de la Tabla 2, así como interactúan los genes cuya correlación NEC es significativo, aunque no lo suficientemente alta como para satisfacer los criterios para su inclusión en la Tabla 2.
la siguiente descripción de las interacciones moleculares de genes correlacionados-NEC, la primera aparición de un nombre de genes en cada sección se muestra en negrita, junto con el valor de correlación (r) para la expresión selectiva en las líneas de NEC, como fue dada por CellMiner.
interacciones moleculares y la señalización en los cruces de célula-célula de células de cáncer epitelial
Muchos de los genes más altamente correlacionados-NEC, fueron hallados
para interactuar en una red de interacción molecular en relación con las uniones célula-célula : uniones estrechas, uniones adherentes y desmosomas; estos genes son de color rojo en el mapa interacción molecular (MIM) en la Figura 14). Las interacciones de la red correspondientes y funciones de los genes correlacionados-NEC implicados en estas funciones se describen a continuación. En su primera aparición en cada sección, el nombre de cada uno de esos genes es en negrita junto con su correlación expresión NEC (r).
Los genes expresados selectivamente en el NCI-60 consenso epitelial (NEC) las líneas celulares se muestran en rojo. definiciones de los símbolos se muestran en la Fig. 1.
Interacciones en uniones estrechas
Los componentes centrales de las uniones estrechas incluyen miembros de la familia claudin de los genes, que codifican proteínas transmembrana tetra-que abarca que se asocian lateralmente para formar anastomosis circular bandas cerca de la región apical de las células epiteliales. Sus dominios extracelulares, que asocian intercelularmente en el espacio entre las células adyacentes, regulan la permeabilidad paracelular iónica entre regiones apical y basolateral del espacio extracelular, y permite la permeación de iones con selectividad que difiere entre diferentes claudins [13] [14]} [6]. Los claudinas cuyas expresiones más estrechamente correlacionada con el patrón de línea celular NEC fueron CLDN3, 4 y 7 (r = 0,76, 0,80 y 0,93, respectivamente) (Figura 4). Tenga en cuenta que el patrón de expresión para CLDN7 (r = 0,93) es un partido casi perfecta con el patrón de NEC. Estrechamente asociado con los claudins en uniones estrechas es OCLN /ocludina (r = 0,58), aunque su papel exacto en uniones estrechas no está claro. Cuando las células epiteliales migran durante la cicatrización de heridas, OCLN en complejo con INADL (r = 0,69) se mueve de célula-célula cruces al borde de ataque de las células que migran [15]. También se incluye en la estructura de unión estrecha se MARVELD3 (r = 0,95), una proteína tetraspanning transmembrana [8] y MARVELD2 /tricellulin (r = 0,77), que se localiza en las uniones 3 de células en la monocapa epitelial [10], [14 ]. Tenga en cuenta que MARVELD3, como CLDN7, exhibió un partido casi perfecto para el patrón de NEC (Figura 2). estructuras de unión estrecha incluyen miembros de la familia del TJP /occludens zona, de los cuales sólo TJP3 /ZO-3 (r = 0,87) se correlacionó fuertemente con el patrón de expresión génica NEC (Figura 4).
proteínas TJP enlazan uniones estrechas con el citoesqueleto de actina cortical y son necesarios para su integridad estructural [16] - [18]. Posiblemente también involucrada es CGN /Cingulin (r = 0,80), que se puede unir tanto TJP1-3 y actomiosina [19], [20] (Figura 14). La participación TJP puede diferir entre los tipos de células. Nos encontramos TJP3 más prominente correlaciona con la expresión de otros genes NEC. En las líneas celulares de cáncer de colon CCLE, sin embargo, TJP2 correlacionada en el mismo grupo con los genes de NEC (Figura 6), y TJP1 apareció en el grupo de genes correlacionados-NEC en las líneas celulares de cáncer de ovario CCLE. Así, mientras TJP3 se expresa selectivamente en las líneas epiteliales como células de cáncer, TJP1 y 2, que son conocidos también para participar en estructuras de unión estrecha, pueden tener funciones más generales en la mayoría de esas líneas celulares.
Directamente asociado con uniones estrechas son CRB3 /Crum3 (r = 0,81) y INADL /Patj (r = 0,69) (Figura 14), que se unen entre sí y son parte de un complejo que mantiene la polaridad apical /basolateral de las células epiteliales [21], [22]. Este complejo es el regulado en la transición epitelio-mesenquimal [23]. CRB3 también se une LLGL2 (r = 0,80), que participa en el complejo que mantiene la polaridad apical /basolateral. LLGL2 fue capaz de revertir una transición epitelio-mesenquimal [24].
Las uniones estrechas también se ven afectados por el glicoproteínas transmembrana EPCAM /TACSTD1 /TROP1 (r = 0,84) y TACSTD2 /TROP2 (r = 0,64) , ambos de los cuales se unen CLDN7 (Figura 14). En ausencia de EPCAM, proteína CLDN7 (pero no su ARNm) se agota y la función de barrera de las uniones estrechas se deteriora [25]. A diferencia de EPCAM, que se expresa en varios epitelios, TACSTD2 se expresa en el epitelio estratificado, pero no en el epitelio del colon sencillo u otro [26].
EPCAM une CLDN7 herméticamente e inhibe su degradación, pero no se localiza en apretado uniones. En su lugar se localiza en las uniones célula-célula laterales, donde secuestra CLDN7 en regiones distintas de las uniones estrechas [27]. Aunque localizada de manera similar a las uniones adherentes, EPCAM no se une CDH1 /E-cadherina. Estas acciones de EPCAM alteran las uniones estrechas y promueven la metástasis [25], [27]. Esta circunstancia inusual de un gen correlaciona-NEC asociado a la perturbación de las estructuras de unión célula-célula epitelial sugiere una posible anormalidad de líneas de células cancerosas epiteliales en cultivo, que sin embargo permanece para ser probado en las células epiteliales normales. Una posibilidad es que EPCAM se asocia con la proliferación de células epiteliales durante la cicatrización de heridas, y que las líneas celulares de cáncer epiteliales en cultivo proliferan como en la curación de heridas, lo que explica la expresión EPCAM altamente correlacionado-NEC. De acuerdo con esta posibilidad, EPCAM induce la transcripción de la ciclina D1; en ausencia de EPCAM, ciclina D1, fosforilada-Rb y la progresión del ciclo celular se suprimen [28].
El LNX1 gen altamente correlacionada-NEC /PDZRN2 /MPDZ (= 0,78 r) codifica para una dominio- PDZ que contiene E3 ligasa de ubiquitina que se dirige a CLDN3, así como de serina /treonina quinasa PBK y otras proteínas [29]. ubiquitinación LNX1 mediada y la degradación de la proliferación celular inhibida PBK y sensibilidad de las células mejorada a la doxorrubicina [29]. LNX1 puede tener un papel en la organización de las uniones estrechas o el volumen de negocios a través de su asociación con CLDN1, CLDN3 y TJP1 [30], [31]. La manera en que las acciones de LNX1 son funcionalmente integrada sin embargo aún no se han dilucidado.
Interacciones en las uniones adherentes
En estrecha relación con las uniones estrechas son las uniones adherentes, de los cuales CDH1 /E-cadherina ( r = 0,77) es el componente estructural principal. Los componentes adicionales de las uniones adherentes son CAMSAP3 (r = 0,76) y PLEKHA7 (r = 0,52), que se unen entre sí en un complejo que podría reunir varios componentes: CAMSAP3 une los extremos de los microtúbulos menos, y se une PLEKHA7 CTNND1 /p120- catenina (r = 0,48), que a su vez se une CDH1 /E-cadherina [20], [32], [33] (Figura 14). El complejo formado por estos enlaces vincula uniones adherentes a los microtúbulos. PLEKHA7 también se une CGNL1 /paracingulin, que se une CGN (posiblemente indirectamente) [20], con lo que potencialmente enlace entre las uniones adherentes y uniones estrechas. Dicha vinculación sin embargo no sería eficaz en las líneas celulares de NEC, ya que estas células de plástico crecido no expresaron CGNL1. uniones adherentes se desmontan cuando CDH1 /E-cadherina se tiene en endosomas, una acción que es promovido por ARF6 e inhibida por ADAP1 /CENTA1 (r = 0,82). Por lo tanto ADAP1, cuya expresión está altamente correlacionado-NEC, mantiene uniones adherentes y preserva el carácter epitelial [34], [35] (Figura 14).
Interacciones en Desmosomas
Desmosomas confieren fuerte por células la adhesión celular en asociación con las uniones adherentes de las células epiteliales y proporcionar la vinculación con el citoesqueleto, en particular de los filamentos intermedios de queratina. Las interacciones de las proteínas de los desmosomas, se muestran en la Figura 14. Desmocollins, como DSC2 (r = 0,60), y desmogleínas, como DSG3 (r = 0,38), son cadherinas desmosómicas que forman uniones célula-célula dependientes de calcio similares a las de las uniones adherentes de CDH1 /E-cadherina.