Abstract

Προηγούμενες μελέτες μικροσυστοιχίας των καπνιστών σε υψηλό κίνδυνο για καρκίνο του πνεύμονα έχουν δείξει ότι η ανομοιογένεια της βρογχικό κυτταρικής γονιδιακής έκφρασης απόκριση επιθηλιακών αεραγωγών στο κάπνισμα μπορεί να χρησιμεύσει ως ένα πρώιμο διαγνωστικό βιοδείκτη για τον καρκίνο του πνεύμονα. Ως ένα πρώτο βήμα για την εφαρμογή λειτουργικής γονιδιωματικής ανάλυσης να πληθυσμιακές μελέτες, έχουμε εξετάσει τη σχέση μεταξύ μεταβολής γονιδιακή έκφραση και γενετική παραλλαγή σε μια κεντρική μοριακή οδού (NRF2 μεσολάβηση αντιοξειδωτικό απόκριση) που συνδέονται με την έκθεση σε κάπνισμα και καρκίνο του πνεύμονα. Εκτιμήσαμε έκφραση παγκόσμια γονιδίου σε ιστολογικά φυσιολογικά επιθηλιακά κύτταρα των αεραγωγών λαμβάνονται σε βρογχοσκόπηση από τους καπνιστές που ανέπτυξαν καρκίνο του πνεύμονα (SC, n = 20), οι καπνιστές χωρίς καρκίνο του πνεύμονα (SNC, n = 24), και ποτέ καπνιστές (NS, η = 8) . ανάλυση Λειτουργική εμπλουτισμός έδειξε ότι η NRF2 μεσολάβηση, αντιοξειδωτικό στοιχείο απόκρισης (ARE) -regulated γονίδια, ήταν σημαντικά χαμηλότερα σε SC, σε σύγκριση με τα επίπεδα έκφρασης σε SNC. Είναι σημαντικό ότι, βρήκαμε ότι η έκφραση του MAFG (α εταίρο δέσμευσης του NRF2) συσχετίστηκε με την έκφραση γονιδίων, γεγονός που υποδηλώνει επίπεδα MAFG μπορεί να περιορίσει την επαγωγή του γονιδίου-στόχου. Bioinformatically εντοπίσαμε πολυμορφισμούς μονών νουκλεοτιδίων (SNPs) σε υποθετική τα γονίδια και να δοκιμάσουν την επίδραση της γενετικής ποικιλομορφίας, είμαστε ο γονότυπος αυτά τα πιθανά ρυθμιστικά SNPs και άλλες SNPs tag σε επιλεγμένα γονίδια NRF2 οδού. Αλληλούχιση MAFG τόπο, εντοπίσαμε 30 νέα SNP και δύο συνδέονται είτε με γονιδιακή έκφραση ή την κατάσταση του καρκίνου του πνεύμονα στους καπνιστές. Αυτή η εργασία παρουσιάζει μια προσέγγιση ανάλυσης που ενσωματώνει βιοπληροφορική μονοπάτι και ανάλυση θέσης πρόσδεσης παράγοντα μεταγραφής με γονότυπο, γονιδιακή έκφραση και την κατάσταση της νόσου για τον εντοπισμό SNPs που μπορεί να συνδέονται με τις ατομικές διαφορές στην έκφραση γονιδίων ή /και την κατάσταση του καρκίνου στους καπνιστές. Αυτοί οι πολυμορφισμοί θα μπορούσε τελικά να συμβάλουν στον κίνδυνο καρκίνου του πνεύμονα μέσω της επίδρασής τους στην απόκριση της γονιδιακής έκφρασης των αεραγωγών με την έκθεση του καπνού καπνού

Παράθεση:. Wang Χ, Chorley ΒΝ, Pittman GS, Kleeberger SR, Αδελφοί J II, Liu G , et al. (2010) γενετική παραλλαγή και Αντιοξειδωτικό Response Gene Expression στο βρογχικό επιθήλιο των αεραγωγών καπνιστές σε κίνδυνο για καρκίνο του πνεύμονα. PLoS ONE 5 (8): e11934. doi: 10.1371 /journal.pone.0011934

Επιμέλεια: Oliver Eickelberg, Helmholtz Zentrum München /Ludwig-Maximilians-Πανεπιστήμιο του Μονάχου, Γερμανία

Ελήφθη: 23 Φεβρουαρίου, 2010? Αποδεκτές: 6η, Μαΐου 2010? Δημοσιεύθηκε: 3, Αυγούστου του 2010

Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της δήλωσης Creative Commons Public Domain που ορίζει ότι, μόλις τοποθετηθεί στο δημόσιο τομέα, το έργο αυτό μπορεί να αναπαραχθεί ελεύθερα, διανεμηθεί, μεταδοθεί, τροποποιηθεί, χτισμένο πάνω, ή ειδάλλως να χρησιμοποιηθεί από οποιονδήποτε για οποιονδήποτε νόμιμο σκοπό

Χρηματοδότηση:. 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. Το έργο αυτό χρηματοδοτήθηκε από το εσωτερικό ερευνητικό πρόγραμμα του Εθνικού Ινστιτούτου Επιστημών Περιβαλλοντικής Υγείας, Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας (Z01 ES100475) και επιχορηγήσεις προς Avrum Σπείρα από το Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας (U01ES016035, R01CA124640).

Οι ανταγωνιστικές ενδιαφέροντα: Οι συγγραφείς δηλώνουν ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

περίπου 1,3 δισεκατομμύρια άνθρωποι καπνίζουν τσιγάρα σε όλο τον κόσμο, συμβάλλοντας σε σχεδόν 5 εκατομμύρια προληφθούν θανάτους ετησίως [1].. Το κάπνισμα είναι ένας σημαντικός παράγοντας κινδύνου για καρκίνο του πνεύμονα, την κύρια αιτία θανάτου από καρκίνο που σχετίζονται με τις Ηνωμένες Πολιτείες, και η χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια, η τέταρτη κύρια αιτία θανάτου συνολικά [2]. Ακόμη και με τις υψηλές αποδίδεται κινδύνους λόγω της έκθεσης καπνό του τσιγάρου, μόνο το 10-15% του συνόλου των καπνιστών να αναπτύξουν καρκίνο του πνεύμονα [3], υποδεικνύοντας γενετική μεταβλητότητα μπορεί να παίζει ένα ρόλο στην ευαισθησία σε καρκίνο του πνεύμονα. Έλλειψη γνώσης της γενετικής βάσης του καρκίνου του πνεύμονα αποτρέπει την ακριβή πρόβλεψη των καπνιστών με τον υψηλότερο κίνδυνο. Ωστόσο, η ταχεία πρόοδος σε υψηλής απόδοσης γονιδιωματική τεχνικές, ειδικά προφίλ γονιδιακής έκφρασης και πολυμορφισμού ενός νουκλεοτιδίου (SNP) του γονότυπου, δείχνουν υπόσχεση για τον χαρακτηρισμό κινδύνου. Η κατανόηση του πώς η γενετική παραλλαγή επηρεάζει την έκφραση του γονιδίου που προκαλείται από το κάπνισμα στον πνεύμονα και των αεραγωγών θα μπορούσαν να αποκαλύψουν τους παράγοντες ευαισθησίας.

Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι η έκθεση στον καπνό του τσιγάρου δημιουργεί ένα «πεδίο τραυματισμού» σε επιθηλιακά κύτταρα των αεραγωγών (που επισκοπείται στο [4 ]). Σπείρα

et al

[5] έχουν μετρηθεί προφίλ γονιδιακής έκφρασης ολόκληρου του γονιδιώματος σε επιθηλιακά βουρτσίσματα κυττάρων που συλλέγονται σε βρογχοσκόπηση από τους βρόγχους mainstem των υγιών καπνιστών και μη καπνιστές ,. Το κάπνισμα γονιδιακή έκφραση προκαλούμενη παρατηρήθηκε για γονίδια που εμπλέκονται στη ρύθμιση του οξειδωτικού στρες, ξενοβιοτικών μεταβολισμό, και ογκογένεση, ενώ γονίδια που εμπλέκονται στη φλεγμονή και την καταστολή των όγκων οδοί κάτω ρυθμιστεί. Πρόσφατα, χρησιμοποιώντας μια παρόμοια προσέγγιση, ένας 80-γονίδιο βιοδείκτη αναπτύχθηκε για να βοηθήσει στη διάγνωση των ατόμων με καρκίνο του πνεύμονα ανάμεσα σε μια ομάδα των καπνιστών που έχουν βρογχοσκόπηση λόγω υποψίας καρκίνου του πνεύμονα [6], [7]. Προφίλ των ιστολογικά φυσιολογικό μεγάλης επιθηλιακά κύτταρα των αεραγωγών λαμβάνονται σε βρογχοσκόπηση χρησιμοποιήθηκαν αποτελεσματικά ως ένα πρώιμο διαγνωστικό βιοδείκτη καρκίνο του πνεύμονα, με ακρίβεια 83%. Αυτές οι παρατηρήσεις αποκαλύπτουν διαφορές έκφρασης των γονιδίων των αεραγωγών μεταξύ των ατόμων σε απόκριση προς το κάπνισμα, αλλά δεν δείχνουν τους μοριακούς μηχανισμούς που συμβάλλουν στην ετερογένεια σε αυτήν την απόκριση έκφρασης των γονιδίων.

Ανθρώπινα γενετική μεταβλητότητα στην απόκριση σε περιβαλλοντική έκθεση είναι γενικά αποδεκτό ως σημαντικός καθοριστικός παράγοντας στην ευαισθησία στον καρκίνο [8]. Ωστόσο, ένα δύσκολο πρόβλημα σε μελέτες συσχέτισης ερμηνεύει αν τα στατιστικά στοιχεία του γονοτύπου-φαινοτύπου συσχέτιση /νόσου είναι βιολογικά αληθοφανής. Συχνά, η σχέση μεταξύ των ειδικών πολυμορφισμών μονού νουκλεοτιδίου (SNPs) και γονιδιακή έκφραση ή δραστικότητα ήταν δύσκολο να μελετηθούν

in vivo

. Εξετάζοντας SNPs σε οδούς παράγοντα μεταγραφής και ειδικότερα, σε θέσεις πρόσδεσης παράγοντα μεταγραφής, σε σχέση με την έκφραση του γονιδίου είναι μια προσέγγιση που μπορεί να δώσει λειτουργικές πληροφορίες [9]. Πρόσφατα,

cis-δράσης

έχουν κανονιστικό SNPs έχουν ανακαλυφθεί χρησιμοποιώντας μια προσέγγιση της περιφερειακής ένωσης [10], [11]. Για την καλύτερη κατανόηση αυτών των λειτουργικών σχέσεων που συμβάλλουν στην

in vivo

διαφορές στην έκφραση των γονιδίων και, ενδεχομένως, με την ευαισθησία του καρκίνου του πνεύμονα, έχουμε χρησιμοποιήσει μια προσέγγιση τριών-μέρος για να δοκιμάσετε τις ενώσεις μεταξύ: (1) έκφραση γονιδίων και την κατάσταση του καρκίνου του πνεύμονα , (2) SNP γονότυπο και γονιδιακή έκφραση, και (3) SNP γονότυπο και την κατάσταση του καρκίνου του πνεύμονα.

Χρησιμοποιώντας την προσέγγιση που περιγράφεται από Spira

κ.ά.

[7], αξιολογήσαμε παγκόσμια γονιδιακής έκφρασης σε κυτταρολογικά φυσιολογικά επιθηλιακά κύτταρα των αεραγωγών που λαμβάνονται με βρογχοσκόπηση από τους καπνιστές με υποψία καρκίνου του πνεύμονα και από μια ομάδα ελέγχου από ποτέ καπνιστές. Εντοπίσαμε ότι η αντιοξειδωτική οδού απόκρισης ρυθμίζεται από την NRF2 μεταγραφικού παράγοντα (πυρηνικού παράγοντα ερυθροειδή που προέρχονται από 2-σαν 2, ή NFE2L2) διέφερε μεταξύ των ομάδων αυτών των θεμάτων. Βρήκαμε ότι η έκφραση του MAFG (δεσμευτικό εταίρο της NRF2) συσχετίστηκε με την έκφραση των γονιδίων οδού NRF2. Χρησιμοποιήσαμε τις στρατηγικές της βιοπληροφορικής για την αναγνώριση πιθανά ρυθμιστικά SNPs σε NRF2 θέσεις σύνδεσης [9], [12], [13] και να επιλέξετε SNPs ετικέτα για τα γονίδια NRF2 μεσολάβηση. Επιπλέον, έχουμε την αλληλουχία του τόπου MAFG σε θέματα μελέτης μας. γονιδιακής έκφρασης, γονότυπος και ο καρκίνος του πνεύμονα καθεστώς εντάχθηκε και συγκρίθηκαν, και εντοπίσαμε SNPs που σχετίζονται με τις ατομικές διαφορές στη γονιδιακή έκφραση και /ή την κατάσταση του καρκίνου.

Αποτελέσματα

Το κάπνισμα, ο καρκίνος του πνεύμονα και των βρογχικών αεραγωγών μεταγραφικό

με στόχο τον εντοπισμό πιθανών λειτουργικών SNPs ή /και απλοτύπων σε μονοπάτια αντιοξειδωτική απάντηση που σχετίζονται με το κάπνισμα προκαλείται από καρκίνο του πνεύμονα, χρησιμοποιήσαμε μια προσέγγιση σε τρία μέρη για να αναλύσει τις συσχετίσεις μεταξύ: 1) έκφραση γονιδίων και τον καρκίνο του πνεύμονα κατάσταση? 2) έκφραση γονιδίων και γονότυπος του SNPs που επιλέγονται από πολλές στρατηγικές βιοπληροφορική, και 3) SNP γονοτύπων και καρκίνο του πνεύμονα κατάστασης. Η συνολική ροή εργασίας της προσέγγισής μας σκιαγραφείται στο Σχήμα 1.

(Α) Εκτιμήσαμε προφίλ γονιδιακής έκφρασης μικροσυστοιχιών ιστολογικά φυσιολογικά επιθηλιακά κύτταρα των αεραγωγών που λαμβάνονται με βρογχοσκόπηση από τους καπνιστές με υποψία καρκίνου του πνεύμονα και από μια ομάδα ελέγχου από ποτέ καπνιστές. (Β) Εντοπίσαμε ότι η αντιοξειδωτική οδού απόκρισης ρυθμίζεται από την NRF2 μεταγραφικού παράγοντα διέφερε μεταξύ των ομάδων αυτών των θεμάτων. Βρήκαμε ότι η έκφραση του MAFG (δεσμευτικό εταίρο της NRF2) συσχετίστηκε με την έκφραση των γονιδίων οδού NRF2. στρατηγικών (C) Bioinformatics χρησιμοποιήθηκαν για τον εντοπισμό υποθετικών ρυθμιστικών SNPs σε θέσεις πρόσδεσης NRF2 και για την επιλογή ετικετών SNPs για γονίδια NRF2 μεσολάβηση. (Δ) Ο τόπος MAFG αλληλουχήθηκε σε θέματα μελέτης μας. Ταυτοποιήσαμε SNPs που σχετίζονται με τις ατομικές διαφορές σε: (Ε) την έκφραση του γονιδίου και /ή (F) κατάσταση του καρκίνου με την ενσωμάτωση γονιδιακή έκφραση, γονότυπος και ο καρκίνος του πνεύμονα κατάσταση

Η

επιθηλιακά κύτταρα βρογχικού αεραγωγού ελήφθησαν. με εύκαμπτα βρογχοσκόπηση από 8 υγιείς μη καπνιστές (NS) και από τους καπνιστές που εγγράφονται σε μία διαγνωστική μελέτη για την κλινική υποψία καρκίνου του πνεύμονα συμπεριλαμβανομένων 20 καπνιστές με καρκίνο του πνεύμονα (SC), και 24 καπνιστές χωρίς καρκίνο του πνεύμονα (SNC) (Πίνακας 1). Αυτά τα άτομα ήταν ένα υποσύνολο δύο μεγαλύτερα έργα της γονιδιακής έκφρασης [5], [7], για τους οποίους θα μπορούσαμε να αποκτήσει επαρκή γονιδιακού DNA για προσδιορισμό του γονότυπου. δεδομένα έκφρασης για 31 θέματα από τα έργα αυτά [5], [7] και χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα για ένα επιπλέον 21 νεοπροσληφθέντων ασθενείς. Χρησιμοποιώντας μικροσυστοιχίες Affymetrix HG-U133A, βρήκαμε 11285 καθετήρα-σύνολα εκφράζεται σε μετρήσιμα επίπεδα (ανίχνευση τιμή p & lt? = 0,05 σε τουλάχιστον 20% των ατόμων είτε του SC, SNC, ή NS), που αντιστοιχούσε σε 8159 σε πρωτεΐνες κωδικοποίησης γονιδίων REFSEQ βασίζεται σε Affymetrix σχολιασμού (HG-U133A.na28.annot.csv, Μάρτιος 2009).

η

για να εξετάσει τις διαφορικές απαντήσεις στην επίδραση του καπνίσματος στο βρογχικό μεταγραφικό αεραγωγών, χρησιμοποιήσαμε προφίλ από ποτέ καπνιστές ως βασική γραμμή και σύγκριση των μέσων τιμών log2-έκφραση της SC ή SNC με εκείνη του NS από t-test, που ακολουθείται από πολλαπλές διόρθωση δοκιμών (Benjamini-Hochberg ποσοστό εσφαλμένης ανακάλυψη, FDR [14]). Σε σύγκριση με τους μη καπνιστές, βρήκαμε διαφορική έκφραση (FDR 0.1) για 846 ανιχνευτή-σύνολα (774 γονίδια) σε καπνιστές χωρίς καρκίνο, και 919 ανιχνευτή-σύνολα (834 γονίδια) σε καπνιστές με καρκίνο. Είμαστε δίπλα ταξινομούνται γονίδια του καπνίσματος που εξαρτώνται σε υπερ-εκφράζεται (fold αλλαγή & gt? 1.2) και υπό-εκφράζεται (fold αλλαγή & lt? 0,8) γονίδια. Σε καπνιστές χωρίς καρκίνο, υπήρχαν 210 ανιχνευτή-σετ υπερ-εκφράζεται και 628 ανιχνευτή-sets υποεκφραζόμενου? σε καπνιστές με καρκίνο, υπήρχαν 263 ανιχνευτή-σετ υπερ-εκφράζεται και 644 ανιχνευτή-σύνολα υπο-εκφράζονται, σε σύγκριση με ποτέ καπνιστές. Ο κατάλογος των ανιχνευτών-σύνολα, οι μέσες τιμές log

2-έκφρασης, και στατιστικές τιμές περιλαμβάνονται στην Υποστήριξη Πληροφορίες S1.

ανάλυση Λειτουργική εμπλουτισμό των καπνιστών που επηρεάζονται υπογραφές γονιδιακής έκφρασης

Για να προσδιορίσει σύνολα σχετικών γονιδίων με κοινή βιολογική λειτουργία, αναλύσαμε τα προφίλ έκφρασης χρησιμοποιώντας Gene σετ ανάλυση εμπλουτισμού (GSEA) [15], την εφευρετικότητα ανάλυση μονοπατιού (IPA), και τον εμπλουτισμό ανάλυση Γονιδιακή Οντολογία (GOEA). GSEA ελεγχθεί εάν κάποιο

a priori

ορίζεται κανονικών μονοπατιών εμπλουτίστηκαν μεταξύ των διαφορικά εκφρασμένων γονιδίων στις ομάδες. Ήμασταν ενδιαφέρεται ιδιαίτερα για τις διαφορές μεταξύ του καρκίνου και όχι ομάδες του καρκίνου. Βρήκαμε ότι δύο σύνολα γονιδίων εμπλουτισμένο σε SNC έναντι NS, στο 0,1 επίπεδο FDR. Η πρώτη σειρά γονίδιο ήταν τα «γονίδια στοιχείο αντιοξειδωτικής απόκρισης» (επιμέλεια και δημοσιεύτηκε στο παρελθόν [9]), με σκορ κανονικοποιημένη εμπλουτισμού (NES) των 2,04 και q-αξίας FDR των 0.021? το δεύτερο σετ γονιδίων ήταν η «ακτίνης Υ μονοπάτι» (NES = 1.87, q-value = 0,077). Δύο σετ γονιδίων εμπλουτίστηκαν σε Ε.Σ., συμπεριλαμβανομένων των «μεταβολισμό ιστιδίνη» (NES = 1,93, q-value = 0,082) και «RAR /RXR μονοπάτι» (NES = 1,84, q-value = 0,093). Δεν έχει οριστεί γονίδιο εμπλουτίστηκε σε FDR 0,1 ή 0,25 επίπεδο SC σε σύγκριση με το NS. Παρατηρήσαμε επίσης δεν εμπλουτισμένο γονίδιο που σε σύγκριση SNC έναντι SC σε επίπεδο FDR 0.1, ωστόσο βρήκαμε 4 σετ γονιδίων εμπλουτισμένο σε επίπεδο FDR 0.25, το πιο σημαντικό σύνολο γονιδίων ήταν «γονίδια στοιχείο αντιοξειδωτικής απόκρισης» (NES = 1.86, Q- value = 0,120). Αυτά τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το σύνολο των «αντιοξειδωτικών γονιδίων στοιχείο απόκρισης» ήταν σημαντικά εμπλουτισμένη με SNC, αλλά όχι στην SC.

Θα χρησιμοποιηθεί επίσης IPA για τη δοκιμή για το εμπλουτισμένο κανονικά μονοπάτια που χρησιμοποιούν καταλόγους καθετήρα υπερεκφράζεται ή υπο-εκφράζονται -Ρυθμίζει και τον προσδιορισμό της σχετικής βάρος πανομοιότυπες οδούς στις διάφορες ομάδες φαινότυπο. Για τους 210 υπερεκφράζεται ανιχνευτή-σύνολα μεταξύ SNC και NS, έξι πορείες ήταν σημαντικές (Σχήμα 2Α), συμπεριλαμβανομένων των «NRF2 μέσω οξειδωτικού απόκριση στρες», «σηματοδότηση υποξία σε καρδιαγγειακό σύστημα», «ενεργοποίηση TR /RXR», «αρύλιο σηματοδότηση υδρογονάνθρακα υποδοχέας «,» σηματοδότηση ιντεγκρίνης «, και» εικοσανοειδών σηματοδότηση ». GSEA και ΙΡΑ αντιπροσωπεύουν δύο διαφορετικές λειτουργικές μεθόδους εμπλουτισμού που βασίζονται σε ανεξάρτητες βάσεις γνώσης και τα διάφορα στατιστικά τεστ. Και οι δύο εντοπίστηκαν το μονοπάτι NRF2 ως το πιο εμπλουτισμένο οδού, καταδεικνύοντας τη συνοχή μεταξύ αυτών των μεθόδων. Το πιο σημαντικό, χρησιμοποιώντας ΙΡΑ, για υπερ-εκφρασμένα γονίδια παρατηρήσαμε μια πολύ έντονη διαφορά στο επίπεδο σημαντικότητας «NRF2 μέσω οξειδωτικού στρες μονοπάτι» μεταξύ SNC και SC (Σχήμα 2Α). Επιπλέον, η ανάλυση γονιδίων Οντολογία υποστήριξε επίσης το ρόλο του οξειδωτικού στρες γονιδίων μεταξύ των υπερ-εκφρασμένων γονιδίων σε SNC. Υπήρχαν 15 όρους GO εμπλουτίζεται από υπερ-εκφρασμένα γονίδια σε επίπεδο FDR 0,1 στην SNC και όλοι τους είχαν μοριακούς όρους λειτουργίας για τα γονίδια αντιοξειδωτική ανταπόκριση (Υποστήριξη Πληροφορίες S1)? Ωστόσο, υπάρχουν όροι GO εμπλουτίστηκαν μεταξύ των υπερ-εκφρασμένα γονίδια στο SC. Έτσι, η τρία βιοπληροφορικής αναλύσεις υποστηρίζουν ένα ρόλο για τα γονίδια οδού NRF2 στην ομάδα χωρίς καρκίνο, αλλά όχι στην ομάδα του καρκίνου του πνεύμονα.

(Α) Ingenuity Pathway Η ανάλυση αποκάλυψε απόκλιση συνέπειες του καπνίσματος σε καπνιστές χωρίς καρκίνο (SNC) και οι καπνιστές με καρκίνο (SC) σε σχέση με τους μη καπνιστές (NS). Έξι κανονικών μονοπατιών ήταν σημαντικά εμπλουτισμένο στο 210 υπερεκφράζεται ανιχνευτή-σύνολα κατά τη σύγκριση SNC με NS (μπλε γραμμές). Τρεις πορείες ήταν σημαντικά εμπλουτισμένο σε 263 υπερεκφράζεται ανιχνευτή-σύνολα κατά τη σύγκριση SC έναντι NS (κόκκινες γραμμές). Παρατηρήσαμε μια πολύ έντονη διαφορά στο επίπεδο σημαντικότητας της «NRF2 μεσολάβηση οξειδωτική οδός στρες» μεταξύ SNC και SC. (Β) Τα επίπεδα mRNA των αλληλεπιδρώντων, ρυθμιστικά συστατικά της οδού NRF2 εμφανίζονται ως Boxplots. Μια boxplot απεικονίζει ένα σύνολο δεδομένων μέσω πέντε-αριθμού περιλήψεις: το μικρότερο παρατήρηση, χαμηλότερο τεταρτημόριο, διάμεσο, το άνω τεταρτημόριο, και η μεγαλύτερη παρατήρηση. Σε σύγκριση με το NS, ο πλοίαρχος του ρυθμιστή NRF2 δεν έδειξε καμία διαφορά μεταξύ SNC και SC. Ωστόσο, ο εταίρος δέσμευσης MAFG ήταν σημαντικά χαμηλότερη σε SC, και ο ανταγωνιστής NRF1 ήταν σημαντικά υψηλότερη στην SC. NRF3, KEAP1 και BACH1 mRNA δεν έδειξε σημαντικές αλλαγές. (C) Παρατηρήσαμε ότι 22 γονίδια με γνωστές θέσεις πρόσδεσης NRF2 έδειξαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των ομάδων σε FDR 0,1 επίπεδο. Σταθερά, η έκφραση αυτών των γονιδίων σε SNC ήταν υψηλότερη από ότι σε NS? και τα περισσότερα από αυτά τα γονίδια έχουν χαμηλότερη έκφραση σε SC από εκείνο στο SNC. Αυτό το μοτίβο ήταν παρόμοιο με MAFG πρότυπο έκφρασης.

Η

Συσχέτιση MAFG με την έκφραση των γονιδίων αντιοξειδωτικής απόκρισης

Λειτουργική μεθόδους εμπλουτισμού ενοχοποιηθεί έντονα τη σημασία του NRF2 οδού (που ορίζεται από τα γονίδια που περιέχουν αντιοξειδωτικό στοιχεία απόκρισης (Άρη) στα ανάντη περιοχές). Ως αποτέλεσμα, εξετάσαμε πιο στενά αυτή την ομάδα των γονιδίων. Κάτω από το οξειδωτικό ή ηλεκτρόφιλες στρες, NRF2 απελευθερώνεται από την αλληλεπίδρασή του με KEAP1 και μετατοπίζεται στον πυρήνα, όπου ετεροδιμερίζεται με μικρές πρωτεΐνες, όπως η MAF MAFG, και στη συνέχεια δεσμεύει είναι αλληλουχίες ανοδικά των γονιδίων στόχων NRF2 [16]. NRF1, NRF3 και BACH1 μπορεί να ανταγωνιστεί με NRF2 να συνδεθεί με MAFG σε ΕΙΝΑΙ περιοχές, ενδέχεται να οδηγήσει σε μειωμένα μεσολάβηση γονιδιακή έκφραση [17], [18], [19]. Το Σχήμα 2Β απεικονίζει τα επίπεδα mRNA των αλληλεπιδρώντων ρυθμιστικών πρωτεϊνών συστατικά της οδού NRF2. Σε σύγκριση με το NS, βρήκαμε καμία σημαντική διαφορά στο ρυθμιστή NRF2 πλοίαρχο μεταξύ είτε SNC ή SC. Ωστόσο, βρήκαμε σημαντική διαφορά στο ανταγωνιστής NRF1 και τον εταίρο δέσμευσης MAFG που συνάδουν με ρόλο στη ρύθμιση των κατάντη γονιδίων στόχων (Σχήμα 2Β). NRF1 ήταν σημαντικά υψηλότερη (πάσο αλλαγή = 1,23, p = 0,0115 για την SC έναντι SNC? Και διπλώστε την αλλαγή = 1,54, p = 0,0084 για το SC στίχο NS, με t-test). Η αλλαγή στην έκφραση NRF1 σε αυτή τη διαδικασία υποστηρίζει το ρόλο NRF1 προτείνει Wang

et al

[20] και Ohtsuji

et al

[16], ο οποίος απέδειξε ότι η δέσμευση NRF1 με τον Άρη

in vivo

καταπιεσμένη έκφρασης γονιδίου που εξαρτάται και διαμορφώνεται απάντηση στο οξειδωτικό στρες. Δηλαδή, NRF1 παρατηρήθηκε ότι είναι αντι-συσχετίζεται με την έκφραση των γονιδίων οδού NRF2. MAFG ήταν χαμηλότερη σε σύγκριση με το SC NS ή SNC (πάσο αλλαγή = 0,55, p = 0,0022 για την SC έναντι SNC, και διπλώστε την αλλαγή = 0,60, p = 0,0076 για την SC έναντι NS, με t-test). Δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές αλλαγές βρέθηκαν σε NRF3, KEAP1, και BACH1 mRNA (Σχήμα 2Β). Όπως ήταν αναμενόμενο με βάση τις ΙΡΑ και GSEA αποτελέσματα, βρήκαμε ότι 22 ρυθμιζόμενα γονίδια ήταν διαφορετικά μεταξύ των ομάδων, και συσχετίστηκε με τα επίπεδα MAFG (κατώτερο σε SC, αλλά υψηλότερη σε SNC, Εικόνα 2C). γονιδίων στόχων NRF2 φαίνεται στο Σχήμα 2C (AKR1C1, AKR1C2, ALDH3A1, CBR1, FTH1, FTL, GCLM, GCLC, GPX2, NQO1, PIR, PRDX1, PSMA3, SAT1, SLC7A11, SOD1, SQSTM1, TALDO1, TKT, TXN, TXNRD1, και UGT1A6) προκλήθηκαν μεταξύ των SNC, αλλά ήταν σταθερά χαμηλότερα σε ασθενείς SC. Αυτή η νέα παρατήρηση υποδεικνύει ότι μειωμένα επίπεδα MAFG και υψηλότερα επίπεδα NRF1 (αρνητικός ρυθμιστής) μπορεί να καταστέλλει τη μεταγραφή Αυτά είναι ρυθμιζόμενα γονίδια μεταξύ των καπνιστών που πηγαίνουν για να αναπτύξουν καρκίνο του πνεύμονα.

επανεξετασθεί μεγαλύτερο, προηγουμένως δημοσιευθείσες σύνολο δεδομένων [7] και διαπίστωσε επίσης σημαντικά χαμηλότερα επίπεδα MAFG σε καπνιστές με καρκίνο του πνεύμονα (n = 90) σε σύγκριση με εκείνη σε καπνιστές χωρίς καρκίνο (n = 97) (Υποστήριξη Πληροφορίες S1). Περαιτέρω ενδείξεις για ένα ρυθμιστικό ρόλο για MAFG στα επιθηλιακά κύτταρα των αεραγωγών αναδύεται. Σε μια σχετική έργου, τσιγάρο έκφραση των αεραγωγών καπνού που προκαλείται από MAFG έχει παρατηρηθεί να ρυθμίζεται από το microRNA miR-218 [21]. Ερευνήσαμε την επίδραση του επιπέδου έκφρασης MAFG στις κατάντη γονίδια NRF2-μονοπάτι. Το Σχήμα 3Α απεικονίζει MAFG siRNA knockdown στο Α549 κυτταρική γραμμή. Σχήμα 3Β δείχνει ότι MAFG σίγηση οδηγεί σε εξασθενημένα έκφραση GCLC, NQO1, SLC7A11, TXNRD1 (όλα είναι γονίδια). Υποθέτουμε ότι μειωμένα επίπεδα MAFG και η επακόλουθη μείωση της προστατευτικής οξειδωτική αντίδραση στο στρες μπορεί να αντιπροσωπεύει ένα χαρακτηριστικό της γονιδιακής έκφρασης σε βρογχικά επιθηλιακά κύτταρα των καπνιστών που αναπτύσσουν καρκίνο του πνεύμονα. Ωστόσο, η εικόνα της έκφρασης γονιδίων συναρτήσει του χρόνου (διάρκεια του καπνίσματος) θα μπορούσε να είναι σημαντική και πρόσφατη καπνίσματος μεταξύ των σημερινών καπνιστών θα μπορούσε να επηρεάσει κάποια από τα μοτίβα που παρατηρούμε στα βρογχικά επιθηλιακά κύτταρα.

μετά από παροδική επιμόλυνση με MAFG siRNA στην κυτταρική σειρά Α549 αεραγωγών, η γονιδιακή έκφραση μετρήθηκε χρησιμοποιώντας πραγματικό χρόνο qPCR. Επιμόλυνση με ομελέτα ελέγχου siRNA παρήγαγε μια γενική αύξηση στα γονίδια οδού NRF2 (μαύρες μπάρες) σε σχέση με μη επιμολυσμένα κύτταρα (που ορίζεται στο 100%). γονιδιακή έκφραση (Α) MAFG ήταν σημαντικά μειωμένη (55%) σε σύγκριση με μη ειδικό siRNA ελέγχου. (Β) GCLC, NQO 1, SLC7A11, και έκφραση γονιδίου TXNRD1 ήταν σημαντικά μειωμένη με MAFG αποσιώπηση σύγκριση με τους μη ειδικούς ελέγχους siRNA. * (P ≤ 0,05, t-test). Όλα τα δεδομένα παρουσιάζονται ως μέσος όρος ± SEM (n = 3).

Η

επιλογή SNP, γονότυπου και MAFG αλληλουχίας

Για να εξεταστεί αν η γενετική παραλλαγή συνέβαλλε στις διαφορές της γονιδιακής έκφρασης των αεραγωγών, χρησιμοποιήσαμε μια στρατηγική βιοπληροφορικής για την αναγνώριση SNPs σε πιθανές θέσεις πρόσδεσης NRF2 [9], [13] και επίσης να εντοπίσει tagging SNPs για πολλά γονίδια που εμπλέκονται στην οδό απόκρισης αντι-οξειδωτικό NRF2 μεσολάβηση. Το γονίδιο και η λίστα SNP περιλαμβάνεται στην Συμπληρωματικές πληροφορίες S1. Μετά γονοτυπική, περίπου το 77% (348 SNPs) του εντοπίστηκαν SNPs πέρασε τα αρχικά κριτήρια ελέγχου της ποιότητας (ποσοστό του γονότυπου = 90%, το όριο MAF = 0.01 και Hardy-Weinberg όριο p-τιμή ισορροπίας = 0.001, GenTrain σκοράρει 0.25), αλλά έχουμε μόνο εξετάστηκαν 312 SNPs με συχνότητες αλληλόμορφο ≥0.05 στα 52 άτομα. ανάλυση

η έκφραση πρότεινε ότι τα επίπεδα MAFG θα μπορούσε ενδεχομένως να είναι περιοριστικό του ρυθμού στην έκφραση των γονιδίων αντιοξειδωτικής απόκρισης. Για την καλύτερη αξιολόγηση αν η μεταβλητότητα ακολουθίας στον MAFG γονίδιο που πλήττονται γονιδιακής έκφρασης, έχουμε αλληλουχία ένα 16,5-kb γονιδιωματικής περιοχής (chr17: 77,467,438-77,483,879) σε θέματα μελέτης μας. Η περιοχή αυτή ήταν από το 5000-nt ανοδικά της θέσης έναρξης της μεταγραφής έως το 2000-nt κατάντη άκρο της μεταγραφής ιστοσελίδα MAFG, καλύπτοντας εσώνια, εξώνια και αμετάφραστες περιοχές. Ανακαλύψαμε 33 SNPs σε αυτή την περιοχή, συμπεριλαμβανομένου 1 κωδικεύοντα SNP, 16 SNPs στο 3 ‘UTR, και 3 SNPs σε εσώνια, και 13 SNPs σε ανάντη. Η τοποθεσία, η συχνότητα αλληλόμορφο και ανισορροπία σύνδεσης (LD) περιλαμβάνεται στην Υποστήριξη Πληροφορίες S1. Συγκρίνοντας αυτές τις πληροφορίες με το NCBI dbSNP χτίσει 130 (Μάιος 2009), διαπιστώσαμε ότι μόνο 3 από αυτά τα SNPs είχαν αναφερθεί προηγουμένως.

ανάλυση Σύλλογος SNP γονότυπου και της έκφρασης του γονιδίου

Πραγματοποιήσαμε γραμμική παλινδρόμησης μεταξύ κανονικοποιημένες τιμές log έκφραση

2-μετασχηματιστεί γονιδίων και γονότυπων των SNPs που ήταν κοντά σε κάθε γονίδιο (θέση SNP μέσα σε 10 kb της ανάντη, κωδικοποίησης ενός γονιδίου, και κατάντη περιοχές). Η στατιστική σημαντικότητα αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας 10.000 παραλλαγές της έκφρασης τιμές σε σχέση με τους γονότυπους που περιγράφηκε προηγουμένως από Stranger

et al

[22] με διορθωμένο

σ

κατώτατη τιμή των 0,05. Σε 44 καπνιστές, μεταξύ 338 ανιχνεύσιμο ανιχνευτή-σύνολα (213 γονίδια) σε κοντινή απόσταση επιλέγονται 312 SNPs μας βρήκαμε σημαντική συσχέτιση μεταξύ 26 SNPs και 29 καθετήρα-σύνολα (25 γονίδια, που αναφέρονται στον Πίνακα 2). Μεταξύ αυτών είναι 21 υποτιθέμενο ΕΙΝΑΙ SNPs και 6 γνωστά τα γονίδια, συμπεριλαμβανομένων AKR1C1, AKR1C2, AKR1C3, EPHX1, FTL και HMOX1. Βρήκαμε ένα σύμπλεγμα SNPs που συνδέεται με την έκφραση του 3 γειτονικά NRF2-ρυθμιζόμενα γονίδια, AKR1C1, AKR1C2 και AKR1C3 (Σχήμα 4). Είμαστε ο γονότυπος 25 SNPs ετικέτα σε αυτήν την γενωμική περιοχή. SNP rs12414884 βρίσκεται -3792-nt ανοδικά του AKR1C2 και συνδέθηκε με την έκφραση όλων των 3 γονιδίων. Δύο SNPs, rs17134158 και rs10904392, τα οποία είναι 1768-nt και 4715-nt μακριά από rs12414884 αντίστοιχα, που συνδέονται με την έκφραση του AKR1C1 και AKR1C2. Περαιτέρω αναλύσεις ανισορροπίας σύνδεσης αναφέρονται οι 3 SNPs ήταν σε σύνδεση (r

2 & gt? 0,8). Δοκιμάσαμε επίσης τη σχέση μεταξύ πρόσφατα εντοπίστηκαν SNPs στην έκφραση γονιδίων MAFG και MAFG. Το SNP υποκινητή σε chr17: 77.482.956 (-4077, A /C, έλασσον αλληλόμορφο freq = 0,09) συσχετίστηκε με την έκφραση MAFG (p_corrected = 0.0038)

Είμαστε ο γονότυπος 25 SNPs στη γονιδιωματική περιοχή που περιέχει AKR1C1, AKR1C2. και AKR1C3. Σε κάθε οικόπεδο στίχο έκφρασης genetype, κύκλοι ήταν έκφραση log2, και οι γραμμές ήταν γραμμική γραμμές τάσης παλινδρόμησης. Οι γονότυποι των SNP rs1241488 που συνδέονται με τα επίπεδα έκφρασης των 3 γονιδίων. Οι γονότυποι των SNP rs1090439 που συνδέονται με τα επίπεδα έκφρασης των AKR1C1 και AKR1C2. Σημείωση: Η rs17134158 SNP είχε μόνο 2 γονότυπους AG και GG στους καπνιστές, αλλά είχε ΑΑ γονότυπο στο NS και η συνολική ελάσσονα συχνότητα αλληλόμορφου του & gt? 0,05. αναλύσεις ανισορροπίας σύνδεσης αναφέρονται οι 3 SNPs ήταν σε σύνδεση (r

2 & gt? 0,88).

Η

Αν και η εστίασή μας ήταν η σχέση μεταξύ γονότυπου και της έκφρασης σε όλους τους καπνιστές στη μελέτη, εξετάσαμε επίσης η διαφορά στις ενώσεις μεταξύ των SC και των ομάδων SNC. Αυτό το είδος της διερευνητική ανάλυση θα μπορούσε να αποκαλύψει συνέπειες SNP, που μπορεί να σχετίζονται με την διαφορική ευαισθησία σε καπνιστές. Μια συσχέτιση μεταξύ της έκφρασης και ένα υποθετικό ΕΙΝΑΙ SNP rs3753660 στο -199-nt των εποξειδικών υδρολασών 1 (EPHX1) γονίδιο (Εικόνα 5Α). Η ένωση ήταν ισχυρότερη μεταξύ SNC και η επίδραση του SNP φαίνεται να είναι αρκετά διαφορετική μεταξύ των δύο ομάδων (Σχήμα 5Α και Πίνακας 2). Ανθρώπινα EPHX1 έχει δύο υποθετικές τον Άρη (συμπεριλαμβανομένου του πολυμορφικού ARE), αλλά η έκφραση EPHX1 δεν ακολούθησε το πρότυπο που εμφανίζεται από πολλούς άλλους τα γονίδια στο σχήμα 2C. Το αλληλόμορφο C του rs3753660 είχε προβλεφθεί να έχουν χαμηλότερα δεσμευτική NRF2 και παρατηρήσαμε ότι συσχετίστηκε με χαμηλότερη έκφραση σε SNC. Αυτό υποδηλώνει μια πιθανή αλληλεπίδραση μεταξύ γενετικής παραλλαγής, έκφρασης και το φαινότυπο της ομάδας. DUSP1 είχε επίσης ένα υποθετικό ΕΙΝΑΙ SNP rs17658295 που συνδέονται με την έκφραση του (Σχήμα 5Β). Το έλασσον αλληλόμορφο σχετίζεται σημαντικά με την υψηλότερη έκφραση και το επίπεδο σημαντικότητας ήταν εντονότερη στην ομάδα του καρκίνου.

Σε κάθε οικόπεδο, SC, SNC και NS είναι χρωματισμένες με κόκκινο, μπλε και μαύρο, αντίστοιχα. (Α) Η ένωση ενός υποθετικού ΕΙΝΑΙ SNP rs3753660 στον υποκινητή του γονιδίου EPHX1 εμφανίζει διαφορετικές τάσεις στην SC και SNC? (Β) DUSP1 υποθετικό ARE SNP rs17658295 που σχετίζονται με την έκφραση του. Το έλασσον αλληλόμορφο σχετίζεται σημαντικά με την υψηλότερη έκφραση και το επίπεδο σημαντικότητας ήταν εντονότερη στην ομάδα του καρκίνου? Γ) GCLC εσονικές SNP rs670548 έλασσον αλληλόμορφο σχετίζεται με χαμηλότερη έκφραση σε όλα τα άτομα? κατάντη rs2397146 SNP (D) GCLC 3 ‘έλασσον αλληλόμορφο σχετίζεται με υψηλότερη έκφραση σε όλα τα άτομα.

Η

Λίγα SNPs συσχετίστηκαν με την έκφραση των γνωστών γονιδίων είναι μεταξύ των 52 ατόμων, αλλά όχι σε όλα καπνιστές. Για παράδειγμα, δύο SNPs (rs670548 και rs2397146) στο γονίδιο γλουταμικού-κυστεΐνη λιγάση καταλυτική υπομονάδα (GCLC) που δεν ήταν σε LD (r

2 = 0.28), συσχετίστηκαν ανεξάρτητα με την έκφραση (Σχήμα 5C). Είναι ενδιαφέρον ότι, ο ανήλικος αλληλόμορφο rs670548 (στο ιντρόνιο) συσχετίστηκε με χαμηλή έκφραση, ενώ το ελάχιστο αλληλόμορφο του rs2397146 στο 5 ‘ανοδική περιοχή συνδέθηκε με υψηλή έκφραση (Σχήμα 5D), υποδηλώνοντας τη δυνατότητα δύο χωριστών αλληλόμορφων φαινοτύπους. Διακύμανση GCLC έχει ήδη συσχετιστεί με χαμηλό επίπεδο της πνευμονικής λειτουργίας σε δύο ανεξάρτητους πληθυσμούς [23].

SNPs που μπορεί να συμβάλει στην κατάσταση του καρκίνου μέσω της γονιδιακής έκφρασης

Για την αναγνώριση SNPs που μπορεί να επηρεάσουν πνεύμονα του καρκίνου μέσω της γονιδιακής έκφρασης που χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά λογιστικής παλινδρόμησης για να δοκιμαστεί η σχέση μεταξύ καρκίνου ή κατάσταση μη-καρκίνου και τα επίπεδα έκφρασης του γονιδίου log2-μεταμορφωθεί. Αυτό εντοπίστηκαν 34 ανιχνευτής-σύνολα (31 γονίδια) στην αντιοξειδωτική οδό απόκρισης που σχετίζονται με την ιδιότητα του καρκίνου των καπνιστών σε μια διορθωμένη τιμή p & lt? = 0,05. Συγκεκριμένα, ο καθετήρας MAFG σετ 204970_s_at συνδέθηκε με κατάσταση «χωρίς καρκίνο» (p = 0.0014) (Σχήμα 6Α). Όπως σκιαγραφείται στο Σχήμα 6, εμείς αιτιολογημένη ότι ένα SNP που επηρέασε την έκφραση του γονιδίου μπορεί να διαφέρουν ως προς τη συχνότητα μεταξύ των ομάδων. Ενώ η στατιστική ισχύ για μια τέτοια σύγκριση είναι χαμηλή, δεν είχαμε παρατηρήσει ένα τέτοιο αποτέλεσμα για το MAFG 3’UTR SNP που αναφέρθηκαν προηγουμένως (chr17: 77.469.864? P = 0,058) (Εικόνα 6Β-C). Όπως φαίνεται στο Σχήμα 6, ο γονότυπος GG συνδέθηκε με την κατάσταση «χωρίς καρκίνο» των καπνιστών (p = 0,0199), και επίσης οριακά με το υψηλότερο επίπεδο έκφρασης του MAFG. Αν αυτές οι διαφορές συχνότητας θα μπορούσαν να τεκμηριωθούν σε μεγαλύτερες ομάδες ασθενών, θα μπορούσε να αναφέρει προστατευτικά ή κίνδυνο αλληλόμορφα και θα μπορούσε να είναι χρήσιμη για την πρόβλεψη του κινδύνου

Η MAFG 3’UTR SNP σε chr17:. 77469864 μπορεί ενδεχομένως να συμβάλουν στην φαινότυπο ( πνεύμονα κατάσταση καρκίνος) μέσω γονιδιακής έκφρασης, με βάση: (Α) Εκφραση MAFG ήταν υψηλότερη σε καπνιστές χωρίς καρκίνο από ότι σε καπνιστές με καρκίνο? (Β) γονότυπου GG εμφανίζει μια τάση προς υψηλότερα επίπεδα έκφρασης της MAFG (#, μαύρη γραμμή)? πλαγιές του γονότυπου με οικόπεδα έκφρασης διαφέρουν μεταξύ των ομάδων (* κόκκινη διακεκομμένη γραμμή εναντίον μπλε διακεκομμένη γραμμή)? (C) GG γονότυπο, που συνδέονται με την υψηλότερη έκφραση, ήταν πιο συχνή στους καπνιστές χωρίς καρκίνο? (D) Υπόθεση. Τα άτομα με οθόνη γονότυπο GG υψηλότερη έκφραση MAFG στα βρογχικά επιθηλιακά κύτταρα? MAFG έκφραση υψηλότερη σε καπνιστές χωρίς καρκίνο που υποδεικνύει ότι είναι προστατευτικά κατά του καρκίνου του πνεύμονα? GG γονότυπο είναι λιγότερο συχνή μεταξύ της ομάδας του καρκίνου, σύμφωνα με μια προστατευτική επίδραση.

Η

Συζήτηση

Υπάρχει ένα σημαντικό κληρονομική συνιστώσα για τον καρκίνο του πνεύμονα [24], καθώς και την κατανόηση του πώς η γενετική παραλλαγή αλλάζει το κάπνισμα επαγόμενη έκφραση του γονιδίου θα μπορούσε να παρέχει γενετικές βιοδεικτών για τη διάγνωση και αποκαλύπτουν αλληλόμορφα γενετική προδιάθεση. Πολυάριθμες μελέτες των ανθρώπινων αεραγωγών [5], [7], [25], [26] πνεύμονα ποντικού [27] ή

in vitro

κυτταρική καλλιέργεια [28] έχουν αναφέρει επί υπογραφές γονιδιακή έκφραση που σχετίζονται με το κάπνισμα. Spira

κ.ά.

προσδιορίζονται προφίλ γονιδιακής έκφρασης σε κυτταρολογικά κανονικό μεγάλης επιθηλιακά κύτταρα των αεραγωγών που μπορεί να χρησιμεύσει ως διαγνωστικό βιοδείκτη για τον καρκίνο του πνεύμονα [7]. Η παρούσα εργασία εντοπίζει μοριακών και γενετικών χαρακτηριστικών της NRF2 ρυθμιζόμενων μονοπάτι που βρίσκονται στο επίκεντρο αυτού του αεραγωγού απάντηση της γονιδιακής έκφρασης. Χρησιμοποιώντας τα εργαλεία ανάλυσης μονοπατιού, εντοπίσαμε διαφορές στα προφίλ μεταγραφής NRF2 μεσολάβηση από επιθηλιακά κύτταρα του βρογχικού αεραγωγού που λαμβάνεται από τους μη καπνιστές, οι καπνιστές τσιγάρων με υποψία καρκίνου του πνεύμονα, και εκείνοι με μια επακόλουθη διάγνωση του καρκίνου του πνεύμονα. Μπορούμε επίσης αποκάλυψε ένα δυνητικό ρόλο για MAFG (ένας εταίρος NRF2 δεσμευτική) στη ρύθμιση γονιδιακής έκφρασης που προκαλείται από το κάπνισμα.

NRF2 ενεργοποιείται από το οξειδωτικό στρες και μετατοπίζεται στον πυρήνα όπου ετεροδιμερίζεται με μικρές πρωτεΐνες MAF για να σχηματίσουν ένα σύμπλοκο διενεργοποίησης που δεσμεύεται σε συγκεκριμένες περιοχές του DNA ονομάζονται στοιχεία απόκρισης αντιοξειδωτικό (ARE) [29] και up-ρυθμίζει αντιοξειδωτικό και η φάση II ένζυμα αποτοξίνωσης. Εξετάσαμε την έκφραση των NRF2 και την αλληλεπίδραση των εταίρων της (π.χ. MAFG, NRF1, NRF3, και BACH1) και έκανε μια νέα παρατήρηση που MAFG έκφραση συσχετίζεται έντονα με την έκφραση των κατάντη γονιδίων στόχων NRF2. Επί του παρόντος, υπάρχουν 42 γονιδίων στόχων NRF2 ανακαλύφθηκε σε διάφορους ανθρώπινους ιστούς, και βρήκαμε 22 από τους συσχετίζεται με το επίπεδο έκφρασης του γονιδίου σε κύτταρα MAFG ανθρώπινα επιθηλιακά αεραγωγών. Επιπλέον, NRF1, μια αρνητική και ανταγωνιστικό ρυθμιστικό παράγοντα, ο αντι-συσχετίζεται με την προς τα κάτω την έκφραση αντιοξειδωτικών γονιδίων. Η πιθανότητα ότι η έκφραση MAFG θα μπορούσε να περιορίσει κατάντη έκφραση αντιοξειδωτικό γονίδιο διερευνηθούν περαιτέρω. Σίγαση MAFG με siRNA σε κύτταρα Α549 εξασθένησε την έκφραση γνωστών είναι γονίδια (Σχήμα 3Β) και αυτό ήταν σύμφωνο με δημοσιεύθηκε πειράματα MafG ποντίκια knockout [29]. Ένα παρόμοιο μοτίβο έκφρασης MAFG σε σχέση με άλλες αντιοξειδωτικές γονίδια βρέθηκε όταν πραγματοποιείται μια αναδρομική ανάλυση των στοιχείων έκφρασης από ένα σχετικό, προηγουμένως δημοσιευθεί, μεγαλύτερης κλίμακας μελέτη [7].