Abstract

Το μιτοχονδριακό γονιδίωμα κωδικοποιεί για τη σύνθεση των 13 πρωτεϊνών που είναι απαραίτητες για την οξειδωτική φωσφορυλίωση σύστημα (OXPHOS). Κληρονομική διακύμανση των μιτοχονδριακών γονιδίων μπορεί να επηρεάσει την ανάπτυξη του καρκίνου μέσω αλλαγών στην μιτοχονδριακών πρωτεϊνών, αλλάζοντας τη διαδικασία OXPHOS, και την προώθηση της παραγωγής δραστικών οξειδωτικών ειδών. Για να διερευνήσουν το ρόλο της οδού OXPHOS και μιτοχονδριακών γονιδίων σε ορθοκολικό καρκίνο (CRC) κινδύνου, ελέγξαμε 185 μιτοχονδριακό SNPs (mtSNPs), που βρίσκεται σε 13 γονίδια που περιλαμβάνουν τέσσερα συγκροτήματα της οδού OXPHOS και ομαδοποιήσεις mtSNP για rRNA και tRNA, σε 2.453 παχέος περιπτώσεις καρκίνου και 11.930 έλεγχοι από την Cohort Study Πολυεθνική. Χρησιμοποιώντας το τεστ ακολουθία σύνδεσης του πυρήνα, εξετάσαμε τη συλλογική σύνολο των 185 mtSNPs, καθώς και υποσύνολα mtSNPs ομαδοποιούνται ανάλογα με το μιτοχονδριακό μονοπάτια, συγκροτήματα, και τα γονίδια, την προσαρμογή για την ηλικία, το φύλο, κύριες συνιστώσες της παγκόσμιας καταγωγή, και αυτο-αναφερόμενη μητέρας αγώνα /ένταξη εθνικότητα. Μπορούμε επίσης να ελέγχονται για τις ενώσεις απλοομάδα χρήση άνευ όρων λογιστικής παλινδρόμησης, προσαρμογή για τις ίδιες συμπαράγοντες. Στρωματοποιημένη αναλύσεις διεξήχθησαν από την αυτο-αναφερόμενη μητέρας φυλή /εθνικότητα. Στην Ευρωπαϊκή Αμερικανοί, μια παγκόσμια δοκιμή όλων των γενετικών παραλλαγών του μιτοχονδριακού γονιδιώματος εντοπίστηκαν σύνδεσης με CRC κινδύνου (P = 0.04). Στην ανάλυση mtSNP-υποσύνολο, η αφυδρογονάση NADH 2 (

MT-ND2

) γονίδιο στο συγκρότημα Ι συνδέθηκε με CRC κινδύνου σε ένα P-τιμή 0,001 (q = 0.015). Επιπλέον, απλοομάδα Τ συνδέθηκε με CRC κίνδυνο (OR = 1,66, 95% CI: 1,19 – 2,33, P = 0,003). Δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές μιτοχονδριακό μονοπάτι και το γονίδιο ενώσεις παρατηρήθηκαν στις υπόλοιπες τέσσερις φυλετικές /εθνοτικές ομάδες-Αφροαμερικανοί, της Ασίας, στους Λατινοαμερικανούς, και Native Χαβάης. Εν ολίγοις, τα ευρήματά μας υποδηλώνουν ότι οι διακυμάνσεις του μιτοχονδριακού γονιδιώματος και ιδιαίτερα στο

MT-ND2

γονίδιο μπορεί να παίζει ρόλο στην CRC του κινδύνου μεταξύ των ευρωπαϊκών Αμερικανούς, αλλά όχι σε άλλες μητέρας φυλετικές /εθνοτικές ομάδες. Περαιτέρω αντιγραφή είναι δικαιολογημένη και μελλοντικές μελέτες θα πρέπει να αξιολογήσει τη συμβολή των μιτοχονδριακών πρωτεϊνών που κωδικοποιούνται από δύο πυρηνικών και μιτοχονδριακών γονιδιωμάτων για CRC κίνδυνο

Παράθεση:. Li Υ, Beckman KB, Caberto C, Kazma R, Lum-Jones A , Haiman CA, et al. (2015) Ένωση γονίδια, μονοπάτια, και απλοομάδων του μιτοχονδριακού γονιδιώματος με τον κίνδυνο καρκίνου του παχέος εντέρου: Η Πολυεθνική κοόρτης. PLoS ONE 10 (9): e0136796. doi: 10.1371 /journal.pone.0136796

Επιμέλεια: Anita Kloss-Brandstätter, Innsbruck Medical University, ΑΥΣΤΡΙΑ

Ελήφθη: 18 Ιουνίου, 2015? Αποδεκτές: έβδομης του Αυγούστου του 2015? Δημοσιεύθηκε: 4 Σεπ 2015

Copyright: © 2015 Li et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Δεδομένα Διαθεσιμότητα: Όλα τα σχετικά δεδομένα είναι εντός του Υποστηρίζοντας αρχεία πληροφοριών του χαρτιού και

Χρηματοδότηση:. το έργο αυτό χρηματοδοτήθηκε από NCI (CA140636, CA173782, CA63464, CA54281, CA33619, CA164973 και CA98758). Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:. Οι συγγραφείς δηλώνουν ότι ο συγγραφέας, Remi Kazma, απασχολείται από την Novartis Ινστιτούτα για τη βιοϊατρική Έρευνα. Ο χρηματοδότης παρέχεται στήριξη με τη μορφή των μισθών για συγγραφέα Remi Kazma, αλλά δεν είχε καμία πρόσθετη ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου. Οι συγκεκριμένοι ρόλοι αυτών των συγγραφέων αρθρωτά στο τμήμα «συγγραφέας εισφορών». Αυτό δεν αλλάζει την τήρηση των συγγραφέων να PLoS ONE πολιτικές για την ανταλλαγή δεδομένων και υλικών.

Εισαγωγή

καρκίνος του παχέος εντέρου αποτελεί την τρίτη πιο κοινή μορφή καρκίνου μεταξύ των ανδρών και των γυναικών στις Ηνωμένες Πολιτείες. Το 2015, εκτιμάται ότι περίπου 220.800 νέα του παχέος εντέρου (CRC) διαγνώστηκαν στις Ηνωμένες Πολιτείες [1]. Περίπου το 35% του κινδύνου CRC οφείλεται σε κληρονομικούς παράγοντες [2]. Κοντά σε πενήντα θέσεις κινδύνου για CRC έχουν εντοπιστεί από μελέτες συσχέτισης του γονιδιώματος σε επίπεδο, που έχουν επικεντρωθεί σε κοινές παραλλαγές του πυρηνικού γονιδιώματος [3-7]. Ωστόσο, αυτοί οι τόποι εξηγούν μόνο ένα μικρό ποσοστό της κληρονομικότητας του καρκίνου του παχέος εντέρου και επιπλέον κληρονομικές παράγοντες μένει να ανακαλυφθούν.

Πάνω από 70 χρόνια πριν, Otto Warburg ανέφερε ένα αλλαγμένο μεταβολισμό μεταξύ των καρκινικών κυττάρων χαρακτηρίζεται από αύξηση της γλυκόζης πρόσληψη και γλυκόλυση, παρά την επαρκή παροχή οξυγόνου για μιτοχονδριακή αναπνοή, ένα φαινόμενο που αναφέρεται ως «αερόβια γλυκόλυση». [8] Warburg υπόθεση ότι αυτή η στροφή προς «αερόβια γλυκόλυση» σηματοδότησε μια ανεπάρκεια στη μιτοχονδριακή αναπνοή, που αντιπροσωπεύει μια θεμελιώδη αιτία του καρκίνου. [9 ] Αυτή η παρατήρηση έχει τώρα επιβεβαιωθεί σε πολλούς τύπους καρκινικών κυττάρων που εμφανίζουν αυξημένα επίπεδα μεταφοράς γλυκόζης και αυξημένα ποσοστά της γλυκόλυσης-αναφέρεται ως το φαινόμενο Warburg. [10, 11]

το μιτοχονδριακό γονιδίωμα είναι ένας διπλός -stranded κυκλικό μόριο DNA ζευγών 16569 βάσεως η οποία είναι άκρως πολυμορφικός και περιέχει σχεδόν καθόλου διαγονιδιακές περιοχές. [12, 13] Οι πρωτεΐνες που κωδικοποιεί για βασικές λειτουργίες στον κυτταρικό μεταβολισμό και τη ρύθμιση του κυτταρικού θανάτου [14]. Τριάντα επτά πρωτεΐνες που κωδικοποιούνται από το μιτοχονδριακό DNA (mtDNA), από τα οποία 13 εμπλέκονται στο μηχανισμό οξειδωτική φωσφορυλίωση (OXPHOS) και 24 αποτελούν τα μηχανήματα RNA (2 RNAs ριβοσώματος και 22 RNAs μεταφοράς). Η πρωταρχική λειτουργία του μιτοχονδρίου είναι η παραγωγή της ενέργειας που μορίου, τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ), μέσω της μεταβολικής οδού OXPHOS.

Παραλλαγές σε mtDNA, συμπεριλαμβανομένων των μιτοχονδρίων πολυμορφισμών μονού νουκλεοτιδίου (mtSNPs), έχουν τη δυνατότητα να τροποποιήσει μιτοχονδριακή λειτουργία και να οδηγήσει σε αυξημένο οξειδωτικό στρες και τον κίνδυνο καρκίνου του [15-17]. Μια σκωτσέζικη μελέτη εξέτασε 132 mtSNPs σε 2.854 περιπτώσεις και 2.822 ελέγχους και διαπίστωσε καμία συσχέτιση με το συνολικό κίνδυνο CRC. [18]. Για τις γνώσεις μας, καμία μελέτη μέχρι σήμερα δεν έχει πλήρως εξέτασε τη σχέση μεταξύ των παραλλαγών mtDNA και τον κίνδυνο CRC σε διαφορετικές φυλετικές /εθνοτικές πληθυσμών. Επιπλέον, ένα μονοπάτι προσέγγιση, η οποία αυξάνει την αποδοτικότητα της μελέτης για τις επιπτώσεις των μικρού μεγέθους, μπορεί να βοηθήσει να αποκαλύψει τις ενώσεις μεταξύ του μιτοχονδριακού γονιδιώματος και τον κίνδυνο εμφάνισης καρκίνου.

Οι μιτοχονδριακές απλοομάδες ορίζονται από το μοναδικό σετ mtSNPs, αντανακλώντας συγκεκριμένες προγονικό πληθυσμό ως αποτέλεσμα της διαδοχικής συσσώρευση των μιτοχονδριακών μεταλλάξεων μέσω της μητέρας καταγωγές. Οι μιτοχονδριακές απλοομάδες έχουν συσχετιστεί με καρκίνο του μαστού, του προστάτη και ρινοφαρυγγικής καρκίνους [19-22]. Τρεις μελέτες έχουν διερευνήσει τη σχέση μεταξύ των μιτοχονδρίων haplogroups και τον κίνδυνο CRC σε ευρωπαϊκές και ασιατικές πληθυσμούς με αντιφατικά αποτελέσματα [18, 21, 23].

Για να εξετάσει διεξοδικά το ρόλο του μιτοχονδριακού γονιδιώματος και τον κίνδυνο CRC σε πολλαπλές φυλετικές /εθνοτικές ομάδες, εμείς γονότυπος ένα σύνολο 185 mtSNPs να αξιολογηθεί η συσχέτιση της γενετικής ποικιλομορφίας στα μιτοχονδριακό γονιδίωμα, μονοπάτια και τα γονίδια, καθώς και του ενιαίου mtSNPs και απλοομάδων, μεταξύ 2.453 περιπτώσεις CRC και 11.930 ελέγχους του Πολυεθνική ομάδα (MEC) Μελέτη .

Υλικά και Μέθοδοι

Θέματα μελέτη

Το MEC είναι ένα μεγάλο μέρος του πληθυσμού με βάση μελέτη κοόρτης πάνω από 215.000 άνδρες και γυναίκες από τη Χαβάη και την Καλιφόρνια. Η ομάδα αποτελείται κυρίως από άτομα από πέντε φυλετικές /εθνοτικές ομάδες: οι Αφροαμερικανοί, της Ασίας οι Αμερικανοί, Ευρωπαϊκό Αμερικανοί, Λατίνοι, και Native Χαβάης. Οι συμμετέχοντες μεταξύ των ηλικιών 45 και 75 χρόνων είχαν προσληφθεί από τον Μάρτιο του 1993 μέχρι το Μάιο του 1996 και ολοκλήρωσε ένα αυτοδιοικούμενο ερωτηματολόγιο 26 σελίδων που περιλαμβάνονται πληροφορίες σχετικά με το ιατρικό ιστορικό, το οικογενειακό ιστορικό καρκίνου, διατροφή, συμπληρώματα διατροφής, χρήση φαρμάκων και τη σωματική δραστηριότητα . Περαιτέρω λεπτομέρειες σχετικά με αυτήν την ομάδα που παρέχονται αλλού [24].

περιπτώσεις περιστατικών CRC εντοπίστηκαν έως 9 Δεκεμβρίου 2010 από την ομάδα της σύνδεσης με τον πληθυσμό με βάση επιτήρησης, Επιδημιολογίας και τελικά αποτελέσματα (SEER) μητρώα καρκίνου καλύπτει τη Χαβάη και Καλιφόρνια. Πληροφορίες σχετικά με το στάδιο της νόσου κατά τη στιγμή της διάγνωσης και συλλέγεται από τα μητρώα καρκίνου. Τα δείγματα αίματος συλλέχθηκαν από το περιστατικό του παχέος εντέρου, του μαστού, του προστάτη και των περιπτώσεων καρκίνου μετά τη διάγνωση τους, καθώς και ένα τυχαίο δείγμα από τα μέλη ομάδα για να χρησιμεύσουν ως μάρτυρες από το 1996 έως το 2001, και μελλοντικά από όλα πρόθυμοι συμμετέχοντες επιζών από το 2002 έως το 2007. επιγνώσει συναίνεση ελήφθη σε ισοπαλία αίματος. Μεταξύ των CRC περιπτώσεων που χρησιμοποιούνται στην ανάλυση αυτή, 70,4% είχαν στο αίμα τους που μετά τη διάγνωση και 29,6% πριν από τη διάγνωση. Οι μάρτυρες ήταν άνδρες και οι γυναίκες που επιλέγονται για να χρησιμεύσουν ως μάρτυρες για ένθετες μελέτες περιπτώσεων ελέγχου του ορθού, του μαστού και του καρκίνου του προστάτη. Είχαν επίσης επιλεγεί για να μην έχουν αναπτύξει CRC πριν από την έναρξη ομάδα ή κατά τη διάρκεια της παρακολούθησης από τις 9 Δεκεμβρίου 2010. Αυτή η μελέτη ασθενών-μαρτύρων ένθετη αποτελούνταν από 2.453 περιπτώσεις CRC και 11.930 ελέγχους.

Αυτή η μελέτη εγκρίθηκε από η επιτροπή δεοντολογίας κατά την πρόληψη Ινστιτούτο Καρκίνου της Καλιφόρνια.

mtSNP επιλογή και γονοτυπική

αντλείται πληροφορίες mtSNP από δημόσια κατατεθεί δεδομένα αλληλουχίας του mtDNA (PhyloTree mtDNA χτίσει 8, 21 Μαρτίου, 2010) για 3.674 άτομα το οποίο περιλαμβάνει 599, 1.401, 1.118 και 556 άτομα της Αφρικής, της Ευρώπης, της Ασίας, και Latino καταγωγή, αντίστοιχα. Επιπλέον, η αλληλουχία του mtDNA του 160 Native Χαβάης, χρησιμοποιώντας τον πίνακα επανεύρεση της αλληλουχίας Affymetrix και εντόπισε 241 mtSNPs (MAF & gt? 2%) σε αυτόν τον πληθυσμό σε πυκνότητα 1 mtSNP ανά 64 ζεύγη βάσεων με μέσο συντελεστή του 90,6% [25 ]. Επελέγησαν συνολικά 863 mtSNPs, συμπεριλαμβανομένων 160 mtSNPs προσδιορίζονται από τα δεδομένα αλληλουχίας και όλες mtSNPs εσφαλμένου νοήματος (n = 230) και εκείνες που τα προηγούμενα σχετίζονται με τον καρκίνο (n = 37).

Ο προσδιορισμός του γονοτύπου των mtDNA διεξήχθη σε τρεις φάσεις χρησιμοποιώντας την πλατφόρμα Sequenom MassArray (Sequenom, San Diego). Κατά τη φάση Ι, ποσοτική allelotyping έγινε στις πισίνες DNA από 75 δείγματα, για να καταστεί δυνατή η ταχεία και προσιτή προβολή του ολόκληρη τη λίστα των 863 υποθετικών mtSNPs. Allelotyping παρέχει μια ποσοτική εκτίμηση της συχνότητας αλληλομόρφων σε ένα μίγμα του DNA [26] με στόχο την φάσης Ι για την εξάλειψη αυτών των mtSNPs με ένα μη ανιχνεύσιμο ελάσσονα συχνότητα αλληλόμορφο (MAF). Ένα σύνολο 240 mtSNPs είχαν εξαλειφθεί στη φάση Ι Στη φάση ΙΙ, 619 από τις υπόλοιπες 623 mtSNPs γονότυπος σε μια πολυεθνική ομάδα 376 ατόμων με τη χρήση της πλατφόρμας Sequenom Iplex, παρέχοντας ισχυρή MAFs αυτών mtSNPs σε όλες τις πέντε μεγάλες εθνότητες. Από τους 619 mtSNPs γονότυπος, 186 mtSNPs εντοπίστηκαν να έχουν MAF είναι μεγαλύτερη από 0,02. Στη φάση ΙΙΙ, αυτές οι 186 mtSNPs γονότυπος σε φωλιασμένη CRC μελέτη ασθενών-μαρτύρων μας 2.498 περιπτώσεις και 12.070 ελέγχους, χρησιμοποιώντας την πλατφόρμα Sequenom Iplex. Ένα σύνολο 185 mtSNPs πέρασε κριτήρια ελέγχου της ποιότητας μας του συντελεστή 95% και όριο MAF & gt? 0.001. Διαστρωμάτωση στην αναφερόμενη μητέρας φυλή /εθνικότητα, 175, 168, 165, και 102 mtSNPs είχε μια MAF & gt? 0.001 σε Αφροαμερικανών, Ευρωπαϊκό Αμερικανοί, Λατίνοι, και οι Αμερικανοί Ασίας, αντίστοιχα? και 50 mtSNPs είχε MAF & gt? 0.005 σε Native Χαβάης (χρησιμοποιώντας ένα λιγότερο αυστηρό όριο λόγω του μικρότερου μεγέθους του δείγματος) (S1 πίνακα). Ένα σύνολο 2.453 υποθέσεων CRC και 11.930 έλεγχοι με επιτυχία ο γονότυπος με ποσοστό κλήσεων & gt? 95%. Το μέσο ατομικό συντελεστή κλήση ήταν 99,6% και το μέσο ποσοστό συμφωνία για το 8% αναπαραχθεί δείγματα ήταν 99,7%.

Η στατιστική ανάλυση

Για να αξιολογήσει το σωρευτικό αποτέλεσμα όλων των παραλλαγών mtDNA, οι παραλλαγές OXPHOS μονοπάτι, συγκροτήματα, και τα γονίδια, χρησιμοποιήσαμε τη δοκιμασία σύνδεσης του πυρήνα ακολουθία (SKAT_commonrare) [27-29]. Η δοκιμή SKAT_commonrare είναι ένα συλλογικό διαδικασία που να επιτρέπει τόσο σπάνια και κοινές παραλλαγές για να συμβάλει στη συνολική στατιστικό αποτέλεσμα της δοκιμής [29]. Για την εκτίμηση απλοομάδες, χρησιμοποιήσαμε το λογισμικό HaploGrep (https://www.haplogrep.uibk.ac.at) με βάση την Phylotree χτίσει 16 [30, 31] και κατηγοριοποιούνται τα άτομα με βάση τις μεγάλες απλοομάδων. Διενεργήσαμε τον άνευ όρων υποχώρηση υλικοτεχνικής να εξετάσει τη σχέση μεταξύ των μεγάλων haplogroups και του κινδύνου CRC, χρησιμοποιώντας την πιο κοινή απλοομάδα ως κατηγορία αναφοράς. Για να ελέγξετε για την ενιαία ενώσεις mtSNP με CRC κίνδυνο, μπορούμε επίσης να διεξαχθεί χωρίς όρους λογιστικής παλινδρόμησης εκτίμηση p-τιμές χρησιμοποιώντας μια δοκιμή 1-βαθμού-από-την ελευθερία Wald. Η συνολική ανάλυση ρυθμίστηκε για την ηλικία, το φύλο, αυτο-αναφερόμενη μητέρας φυλή /εθνικότητα, και τα πρώτα πέντε κύριες συνιστώσες της παγκόσμιας καταγωγή. Κύρια συστατικά της γενετική καταγωγή εκτιμήθηκαν από τα δεδομένα γονότυπου για ένα πάνελ 128 καταγωγή πληροφοριακοί δείκτες γονότυπου στο MEC [32, 33]. Προηγούμενη εργασία στην Πολυεθνική Cohort έχει δείξει ότι η μέτρια διαστρωμάτωση του πληθυσμού μέσα σε προσομοιωμένο μελέτες ασθενών-μαρτύρων ένθετη ήταν εύκολα διορθώνεται με την προσαρμογή για τη φυλή /εθνικότητα ή τα κορυφαία κύρια συστατικά της καταγωγής [34]. Πρόσθετη ρύθμιση για το οικογενειακό ιστορικό καρκίνου του παχέος εντέρου, διαιτητική πρόσληψη φυτικών ινών, ασβεστίου, φυλλικού οξέος, το αλκοόλ, έντονη σωματική δραστηριότητα, το κάπνισμα και δεν ιδίως αλλάξει τα αποτελέσματα. Έτσι, αυτές οι συμμεταβλητές δεν περιελήφθησαν στην τελική πολυμεταβλητή μοντέλα μας. Επιπλέον, ελέγξαμε επίσης όλες αυτές τις ενώσεις διαστρωμάτωση στην αυτο-αναφερθεί μητέρας φυλή /εθνικότητα και ανατομικά δευτερεύουσα τοποθεσία. Όλες οι στατιστικές δοκιμασίες που παρουσιάζονται είναι δύο όψεων. Ένα ποσοστό εσφαλμένης ανακάλυψη (FDR) εκτιμήθηκε για την αντιμετώπιση του πληθωρισμού π-αξία λόγω των πολλαπλών ελέγχων υποθέσεων και την αξία υδατ & lt?. 0.1 χρησιμοποιήθηκε για να προσδιοριστεί η στατιστική σημαντικότητα

Ενιαία mtSNP αναλύσεις έγιναν χρησιμοποιώντας plink λογισμικού (έκδοση 1.9) . mtSNP-σετ αναλύσεις βασίζονται έγιναν χρησιμοποιώντας το πακέτο SKAT στο R (έκδοση 3.0.3). Το μιτοχονδριακό ηλιακή οικόπεδο (Σχήμα 1) συντάχθηκε χρησιμοποιώντας ggplot2 συσκευασία R.

Από έξω προς τα μέσα, οι τρεις γκρι κύκλους αντιστοιχεί στην αξία Ρ 10

-3, 10

-2and 10

-1. Το κιρκίρι κύκλος αντιπροσωπεύει μια p-τιμή των 0,05. Κάθε τελεία αντιπροσωπεύει τη σύνδεση mtSNP με το χρώμα CRC κωδικοποιούνται από μιτοχονδριακό γονίδιο. Το μέγεθος της κάθε κουκίδα αντιπροσωπεύει την συσχέτιση (R2) μεταξύ mt4917 και άλλα mtSNPs μεταξύ των ευρωπαϊκών Αμερικανούς.

Η

Αποτελέσματα

Χαρακτηριστικά Μελέτη

χαρακτηριστικά Μελέτη της μελέτης 14383 άτομα (2.453 CRC περιπτώσεις? 11.930 έλεγχοι) παρουσιάζονται στον πίνακα 1. περιπτώσεις παχέος ήταν μεγαλύτεροι σε ηλικία και είχαν υψηλότερο ποσοστό των ανδρών από τους ελέγχους. Η κατανομή του εαυτού αναφερθεί μητέρας φυλή /εθνικότητα περιλαμβάνονται οι Αμερικανοί Ασίας (28.69%), οι Αφροαμερικανοί (24,35%), της Ευρωπαϊκής Αμερικανοί (21,42%), Λατίνοι (20,45%), και Native Χαβάης (4,90%). Περιπτώσεις ήταν πιο πιθανό να αναφέρουν ένα οικογενειακό ιστορικό καρκίνου του παχέος εντέρου, μια ιστορία των πολυπόδων και μια ιστορία του διαβήτη από τους μάρτυρες. Περίπου το 76% των περιπτώσεων συνέβησαν στο παχύ έντερο και το 50% των περιπτώσεων εντοπίστηκαν στάδιο.

Η

μιτοχονδριακό γονιδίωμα, Διαδρομή περιπάτου, και Συλλόγων Gene

Μια παγκόσμια δοκιμή όλων των 168 mtSNPs στο μιτοχονδριακό γονιδίωμα (MAF & gt? 0.001) έδειξε σημαντική συσχέτιση με CRC κινδύνου σε αυτο-αναφερόμενη της μητέρας του Ευρωπαϊκού Αμερικανοί (P = 0,04? Πίνακας 2), ενώ δεν ενώσεων παρατηρήθηκαν σε άλλες μητέρας φυλετικές /εθνοτικές ομάδες ή στο σύνολο του δείγματος (S2 Τραπέζι). Για τις ευρωπαϊκές τους Αμερικανούς, όταν περιορίζουν το mtSNP-set με την οδό OXPHOS, που αποτελείται από 133 mtSNPs, η σύνδεση με το CRC κίνδυνο είχαν P = 0,029 (q = 0,054 Πίνακας 2). Εντός της οδού OXPHOS, σύμπλοκο Ι (80 mtSNPs? Ρ = 0.025? Q = 0.081) και σύμπλοκο III (15mtSNPs? Ρ = 0,027? Q = 0,081) συσχετίστηκαν με CRC κίνδυνο. Για να διερευνήσουν περαιτέρω το συγκρότημα Ι ένωση, πραγματοποιήσαμε μια ανάλυση με επίκεντρο εσφαλμένου νοήματος και μη παρερμηνεύσιμη mtSNPs ξεχωριστά. Συλλογικά, τόσο εσφαλμένου νοήματος (22 mtSNPs, P = 0.024) και μη παρερμηνεύσιμη mtSNPs (58 mtSNPs, P = 0,04) σε συγκρότημα Ι συνδέθηκαν με CRC κινδύνου σε P & lt?. 0.05 (S3 Πίνακας)

Η

από τα δεκατρία γονίδια και τις υπομονάδες rRNA και tRNA στο μιτοχονδριακό γονιδίωμα, τέσσερα γονίδια που σχετίζονται με CRC σε μία τιμή Ρ & lt? 0.05: μιτοχονδριακά κωδικοποιημένα NADH αφυδρογονάσης 2 (

MT-ND2

) (P = 1.0x 10

-3) και μιτοχονδριακά κωδικοποιούνται NADH αφυδρογονάσης 4 (

MT-ND4

) (P = 0.015) σε συγκρότημα Ι? μιτοχονδριακά κωδικοποιημένα κυτόχρωμα β (

MT-CYB

) (P = 0,027) σε συγκρότημα ΙΙΙ? και μιτοχονδριακά κωδικοποιημένα συνθάσης ATP 8 (

MT-ATP8

) (P = 0,036) σε συγκρότημα V. Η

MT-ND2

γονίδιο παρέμεινε σημαντικά σχετίζεται με CRC μετά από πολλαπλές διόρθωση (q = 0.015? Πίνακας 2). Τόσο εσφαλμένου νοήματος και μη παρερμηνεύσιμη mtSNPs στο

MT-ND2

συνδέθηκαν με CRC κινδύνου σε P & lt? 0,05 (2 mtSNPs Pmissense = 0.008, 12 mtSNPs Pnon-παρερμηνεύσιμη = 0.006? S3 πίνακα). Σε μια στρωματοποιημένη ανάλυση από την ανατομική δευτερεύουσα (S4 πίνακας), μια ισχυρότερη ένωση για

MT

–

ND2

παρατηρήθηκε σε όγκους του παχέος εντέρου (P = 7.0×10

-4) και χωρίς σύνδεση παρατηρήθηκε σε ορθού όγκους (P = 0,79)

mtSNP Σύλλογοι

Συνολικά, 14 από 185 mtSNPs συνδέθηκαν με CRC σε P & lt?. 0.05 στο συνολικό πληθυσμό της μελέτης (S5 Πίνακας). Σε στρωματοποιημένη ανάλυση από τη μητρική φυλή /εθνικότητα, 7 από 154 mtSNPs, 4, 97 mtSNPs, 18 147 mtSNPs, και 22 156 mtSNPs συσχετίστηκαν με CRC κινδύνου σε αφρικανικούς Αμερικανούς, οι Αμερικανοί Ασίας, Ευρωπαϊκό Αμερικανοί, και Λατίνοι, αντίστοιχα, στο P & lt ? 0,05 (S5 Πίνακας). Δεν ενώσεις mtSNP παρατηρήθηκαν σε Native Χαβάης. Από τις 14 mtSNPs που σχετίζονται με το συνολικό κίνδυνο CRC, η πιο σημαντική συσχέτιση παρατηρήθηκε με την παρερμηνεύσιμη mtSNP, mt4917 βρίσκεται στο

MT-ND2

(OR = 1,52? 95% CI: 1.16 – 2.1? P = 0.0029, q = 0,308). Το έλασσον αλληλόμορφο mt4917 (G) ποικίλλει σημαντικά μεταξύ των πέντε μητέρας φυλετικές /εθνοτικές ομάδες. Συγκεκριμένα, mt4917 ήταν κοινή σε ευρωπαϊκό Αμερικανοί (MAF = 0,10), σπάνια στην αφρικανική αμερικανική (MAF = 0,005), Λατίνοι (MAF = 0.006), και ήταν μονομορφικοί στις ασιατικές Αμερικανούς και ιθαγενείς της Χαβάης. Στην Ευρωπαϊκή Αμερικανοί, τρεις mtSNPs στο γονίδιο

MT-ND2

ήταν ονομαστικά σχετίζονται με CRC κινδύνου σε P & lt? 0,05 (Πίνακας 3). Η ισχυρότερη σχέση παρατηρήθηκε με mt4917 (OR = 1,55? 95% CI: 1.15-2.10? P = 0,004, q = 0,16). Σχήμα 1 παρουσιάζει το μιτοχονδριακό ηλιακή οικόπεδο (με δεδομένη την κυκλική φύση του mtDNA) των ενώσεων mtSNP με CRC κινδύνου μεταξύ των ευρωπαϊκών Αμερικανών και τη συσχέτιση μεταξύ mtSNPs με mt4917. Υπήρξε μια υψηλή συσχέτιση μεταξύ mt4917 (r

2 & gt? 0,75) και οι επτά άλλοι mtSNPs σε όλη την μιτοχονδριακό γονιδίωμα

Η

Haplogroup Σύλλογοι

Haplogroup T ήταν κοινή σε ευρωπαϊκό. καταγωγή των πληθυσμών, που εμφανίζεται σε συχνότητα 9,6% σε ελέγχους και απουσιάζει από τις άλλες φυλετικές /εθνοτικές ομάδες, συσχετίστηκε σημαντικά με CRC κινδύνου στην Ευρωπαϊκή Αμερικανοί (OR = 1,66, 95% CI: 1,19 – 2,33, P = 0,003, Pcorrection = 0,015, Πίνακας 4). Απλοομάδα L συσχετίστηκε με CRC κίνδυνο (OR = 1,54, 95% CI: 01.02 έως 02.31, Ρ = 0,039, Pcorrection = 0,20) σε Λατίνους (4,8% σε ελέγχους). Δεν σαφείς συσχετίσεις με απλοομάδες παρατηρήθηκαν μεταξύ των υπόλοιπων φυλετικές /εθνοτικές ομάδες (S6 Πίνακας).

Η

Συζήτηση

Σε αυτή τη μελέτη των 14.383 CRC περιπτώσεων και ελέγχων, εξετάσαμε διεξοδικά τη συμβολή του μιτοχονδριακό γονιδίωμα να CRC κινδύνου. Για τις γνώσεις μας, αυτή είναι η πρώτη μελέτη για να αξιολογήσει συστηματικά το μιτοχονδριακό γονιδίωμα και πορεία της, σετ γονιδίων, και απλοομάδων σε σχέση με CRC σε πολλαπλές μητέρας φυλετικές /εθνοτικές ομάδες. αναλύσεις οδός αποκάλυψε ότι το μιτοχονδριακό γονιδίωμα και το οξειδωτικό μονοπάτι φωσφορυλίωσης παίζουν υποδηλώνουν ρόλο στον κίνδυνο CRC μεταξύ των ευρωπαϊκών Αμερικανούς. Επιπλέον, η σύνδεση μεταξύ των

MT-ND2

γονίδιο και τον κίνδυνο CRC παρατηρήθηκε μεταξύ των ευρωπαϊκών Αμερικανών με ισχυρότερη συσχέτιση παρατηρήθηκε σε όγκους του παχέος εντέρου. Απλοομάδα Τ βρέθηκε να σχετίζεται με CRC κινδύνου μεταξύ των ευρωπαϊκών Αμερικανών ανεξάρτητα από την παγκόσμια καταγωγή.

Η ανάλυσή μας ολόκληρου του μιτοχονδριακού γονιδιώματος έδωσαν στοιχεία μιας σύνδεσης με CRC κινδύνου στην Ευρωπαϊκή Αμερικανοί (P = 0,04), σε την οποία η οδός OXPHOS μπορεί να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο (Ρ = 0,029? q = 0.054). Ένα υποπροϊόν της OXPHOS είναι η παραγωγή αντιδραστικών μορφών οξυγόνου (ROS), τα οποία μπορεί να δημιουργήσει ελεύθερες ρίζες και εμπλέκεται σε πολλές κυτταρικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της απόπτωσης, φλεγμονή και το οξειδωτικό στρες που μπορεί να συμβάλει στην γήρανση, εκφυλιστικές ασθένειες και τον καρκίνο [15, 35]. γονιδιακή ανάλυση μας βασίζεται πρότεινε, επίσης, ότι

MT-ND2

, ένα μέλος της οδού OXPHOS που κωδικοποιεί για την υπομονάδα του

NADH

, συνδέεται με CRC κινδύνου στην Ευρωπαϊκή Αμερικανοί (P = 0,001? q = 0,015). Μια πρόσφατη μελέτη ανέφερε υπερέκφραση του

ΜΤ-ND2

σε CRC όγκους έναντι φυσιολογικού ιστού, η οποία συσχετίστηκε με χαμηλότερο μεθυλίωση του mtDNA D-βρόγχου και επίσης σημαντική συσχέτιση με το στάδιο της νόσου [36]. Τα ευρήματα αυτά υποστηρίζουν το ρόλο του

MT-ND2

στην ανάπτυξη CRC.

Η κατανομή των απλοομάδων στο MEC ήταν συνεπής με παλαιότερα δημοσιευμένα στοιχεία για τα δείγματα με βάση τον πληθυσμό των ΗΠΑ [37]. Η συχνότητα των απλοομάδα Τ μεταξύ των ευρωπαϊκών αμερικανικά θέματα από τον έλεγχό μας (9,57%) είναι συνεπής με τη βάση δεδομένων Mitomap (διακύμανση μεταξύ 8% -11% από τη Δύση στην Ανατολή οι Ευρωπαίοι) [38] και μη-ισπανόφωνοι λευκοί στο Εθνικό Σύστημα Υγείας και Διατροφής Εξέταση έρευνες (NHANES) (9,6%) [37]. Δύο μελέτες έχουν αναφερθεί κανένα συσχετίσεις μεταξύ απλοομάδες mtDNA και τον κίνδυνο CRC μεταξύ των Κινέζων και της Σκωτίας πληθυσμούς [18, 21], ενώ μια ένωση ανάμεσα στην απλοομάδα Β4 και του κινδύνου CRC αναφέρθηκε σε μια κορεατική πληθυσμού [23]. Εντοπίσαμε μια συσχέτιση ανάμεσα στην απλοομάδα Τ και του κινδύνου CRC στην Ευρωπαϊκή Αμερικανοί ανεξάρτητη της παγκόσμιας καταγωγή. Haplogroup Τ ορίζεται από εννέα πολυμορφισμούς [30, 39], μεταξύ των οποίων πέντε παραλλαγές RNA (G709A, G1888A, T8697A, T10463C, G15928A), τρεις συνώνυμες (G13368A, G14905A, A15607G), και ένα μη συνώνυμες (A4917G) πολυμορφισμούς. Η A4917G mtSNP είναι το διαγνωστικό mtSNP για την απλοομάδα Τ και μια εξαιρετικά διατηρημένη πολυμορφισμός στο

MT-ND2

γονίδιο [22, 30, 39]. Η έλλειψη σύνδεσης με την απλοομάδα Τ στη μελέτη της Σκωτίας [18] μπορεί να οφείλεται στη χρήση διαφορετικών mtSNPs να καθορίσει απλοομάδα Τ (T4217, G10399A και A12309G). Ruiz-Pesini et al. [22] υπέθεσαν ότι mt4917 έχει διατηρηθεί από την προσαρμοστική επιλογή και πιστεύεται ότι παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανθρώπινη μετανάστευση από την Αφρική σε ψυχρότερα κλίματα, με μόνο το

MT-ND2

καταγωγή επανεκπαίδευση στην απλοομάδα Τ λόγω της επιλογής πιέσεων [22]. Αυτό μπορεί να εξηγήσει την υψηλότερη συχνότητα mt4917 στην Ευρωπαϊκή Αμερικανούς και σχετική απουσία της στην Αφροαμερικανοί, Λατίνοι, οι Αμερικανοί Ασίας και ιθαγενείς της Χαβάης.

Η μελέτη της Σκωτίας δεν βρήκε καμία συσχέτιση μεταξύ 132 mtSNPs και συνολικού κινδύνου CRC, αλλά προτείνεται η παραλλαγή A5657G σε

tRNA

(MAF = 0,01) συσχετίστηκε με όγκους του παχέος εντέρου (Ρ = 0,002) [18]. Ενώ εμείς δεν γονότυπο αυτό mtSNP, το οποίο βρίσκεται κοντά στο

MT-ND2

γονίδιο (απόσταση ζεύγους 145 βάσεων), κάναμε παρατηρούμε τη σύνδεση μεταξύ του

MT-ND2

γονιδίων και του παχέος εντέρου όγκων (P = 7.0×10

-4), το οποίο μπορεί να υποστηρίξει την αναφερόμενη ένωση. Λαμβάνοντας υπόψη το ευρύ φάσμα των αλληλομόρφων κινδύνου σπάνια, χαμηλής συχνότητας, και κοινές γενετικές παραλλαγές στο μιτοχονδριακό γονιδίωμα, η μελέτη μας ενισχύεται με τη χρήση κοινών /σπάνια προσέγγιση SKAT να δοκιμάσει συλλογικά πολλαπλή αλληλόμορφα κινδύνου που μπορεί να έχουν μέτρια αποτελέσματα [27, 28] . Αυτή η προσέγγιση έχει βελτιωμένη ισχύ σε σύγκριση με ενιαία SNP δοκιμές με την παρουσία του συσχετισμού μεταξύ SNPs και ξεπερνά τον περιορισμό των προηγούμενων μεθόδων που upweight σπάνιες παραλλαγές [29, 40]. Χρησιμοποιώντας αυτή την προσέγγιση, ήμασταν σε θέση να συλλάβει το ρόλο του

MT-ND2

κινδύνου γονιδίου και CRC. Επιπλέον, τα πλεονεκτήματα της μελέτης μας περιλαμβάνουν τη διερεύνηση των πολλαπλών φυλετικών /εθνοτικών πληθυσμών, την εξέταση των mtSNPs με βάση τα δεδομένα αλληλουχίας για τα πέντε πληθυσμούς, και μια συνολική αξιολόγηση του μιτοχονδριακού γονιδιώματος και του κινδύνου CRC. Περιορισμοί της μελέτης περιλαμβάνουν το μικρό μέγεθος του δείγματος για κάθε πληθυσμό για την ανίχνευση αδύναμη γενετικές επιδράσεις, ιδιαίτερα μεταξύ των ιθαγενών της Χαβάης. Για μια mtSNP με MAF = 0.10 και α = 0,05, η μελέτη μας έχει 80% δύναμη για να ανιχνεύσει ελάχιστο ή 1,40 σε Αφροαμερικανοί, OR = 1,32 για τα ιαπωνικά Αμερικανούς, OR = 1,38 για Λατίνοι, OR = 1,40 για την ευρωπαϊκή τους Αμερικανούς, και OR = 1,80 για ιθαγενείς της Χαβάης. Επιπλέον, υπάρχει μια πιθανότητα ψευδών θετικών αποτελεσμάτων λόγω του αριθμού των υποθέσεων δοκιμάστηκαν όπως τα ευρήματά μας δεν πληρούν ένα αυστηρό Bonferroni διόρθωση.

Εν περιλήψει, η μελέτη μας δείχνει ότι η μεταβολή στο μιτοχονδριακό γονιδίωμα μπορεί να παίζει ένα ρόλο στην CRC του κινδύνου μεταξύ των ευρωπαϊκών Αμερικανούς. Τα ευρήματα των ενώσεων μεταξύ των γενετικών παραλλαγών στο

MT-ND2

και απλοομάδα Τ με αντιγραφή εντάλματα κίνδυνο CRC σε άλλες ευρωπαϊκές Αμερικής πληθυσμούς. Μελλοντικές μελέτες θα πρέπει να εξετάσει την έκφραση του

MT-ND2

σε όγκο παχέος εντέρου και να δοκιμάσουν μιτοχονδριακών γονιδίων που κωδικοποιούνται από δύο πυρηνικών και μιτοχονδριακών γονιδιωμάτων για να εξετάσει πλήρως τη συμβολή τους στην CRC κίνδυνο.

Υποστήριξη Πληροφορίες

S1 πίνακα. 185 mtSNPs δοκιμαστεί σε 2453 παχέος περιπτώσεις καρκίνου και 11.930 έλεγχοι

doi:. 10.1371 /journal.pone.0136796.s001

(XLSX)

S2 πίνακα. Σύνδεσης μεταξύ μιτοχονδριακό γονιδίωμα, μονοπάτια, τα γονίδια και τον κίνδυνο CRC από την αυτο-αναφερόμενη μητέρας φυλή /εθνικότητα και τη συνολική

doi:. 10.1371 /journal.pone.0136796.s002

(XLSX)

S3 πίνακα. mtDNA σύνθετη και γονιδίων με βάση τα μοντέλα της CRC κινδύνου στην Ευρωπαϊκή Αμερικανοί

doi:. 10.1371 /journal.pone.0136796.s003

(XLSX)

S4 πίνακα. Σύνδεσης μεταξύ μιτοχονδριακό γονιδίωμα, μονοπάτια, τα γονίδια και του παχέος εντέρου και του καρκίνου του ορθού στην Ευρωπαϊκή Αμερικανοί

doi:. 10.1371 /journal.pone.0136796.s004

(XLSX)

S5 πίνακα. Σύνδεσης μεταξύ 185 mtSNPs και του κινδύνου CRC συνολικά και από την αυτο-αναφερόμενη μητέρας φυλή /εθνικότητα

doi:. 10.1371 /journal.pone.0136796.s005

(XLSX)

S6 πίνακα. Σύνδεσης μεταξύ των μιτοχονδρίων haplogroups και κίνδυνο ορθοκολικού καρκίνου με αυτο-αναφερόμενη μητέρας φυλή /εθνικότητα και τη συνολική

doi:. 10.1371 /journal.pone.0136796.s006

(XLSX)

Ευχαριστίες

ευχαριστούμε τον Δρ Vanessa Oliveira για την παροχή το σενάριο Perl για mtDNA απλοομάδα κλήση? Ο Δρ Yonghu Sun για την παροχή προσαρμοσμένο σενάριο R για μιτοχονδριακή ηλιακή οικόπεδο. Ευχαριστούμε επίσης τους συμμετέχοντες του Πολυεθνική ομάδα, που έχουν συμβάλει στην καλύτερη κατανόηση του τρόπου ζωής και των γενετικών εισφορές σε καρκίνο του παχέος εντέρου.

πόρους Web

Οι διευθύνσεις URL για τα δεδομένα που παρουσιάζονται εδώ έχουν ως εξής :

plink πακέτο (έκδοση v1.07) έχει αναπτυχθεί από Shaun Purcell στο Κέντρο για την ανθρώπινη γενετική έρευνα (CHGR), Massachusetts General Hospital (MGH), και το Ινστιτούτο Broad του Χάρβαρντ & amp? MIT. https://pngu.mgh.harvard.edu/purcell/plink/

πακέτο R (έκδοση 3.0.3 R πυρήνα Team (2014) Ε:.. Μια γλώσσα και το περιβάλλον για στατιστικούς υπολογισμούς R Ιδρύματος. στατιστική Πληροφορική, Βιέννη, Αυστρία. https://www.R-project.org/

ggplot2 είναι ένα πακέτο R, χρησιμοποιήθηκε για Mito ηλιακή οικόπεδο. https://github.com/hadley/ggplot2/wiki

HaploGrep (έκδοση 2.0 Beta) είναι μια συνεργασία μεταξύ του Τμήματος Γενετικής Επιδημιολογίας στο Ιατρικό Πανεπιστήμιο του Innsbruck και το Τμήμα Βάσεων Δεδομένων και Πληροφοριακών Συστημάτων, Ινστιτούτο Επιστήμης Υπολογιστών στο Πανεπιστήμιο του Ίνσμπρουκ http:. //www.haplogrep.uibk.ac.at

MITOMAP:. Μια βάση δεδομένων του Ανθρώπου μιτοχονδριακό γονιδίωμα https://www.mitomap.org, 2008.Phylotree (Build 16) van Φούρνος Μ, Kayser M. 2009. Ενημέρωση ολοκληρωμένη φυλογενετικό δέντρο της παγκόσμιας μιτοχονδριακού παραλλαγή του ανθρώπινου DNA. https://www.phylotree.org