एस्ट्रोजन रिसेप्टर संकेतन द्वारा मेटाबोलिक नियमन की सिस्टम्स बायोलॉजी स्तन कैंसर में
Summary
Integration of data from genome-wide sequencing experiments and metabolomics experiments is a challenge. In this paper we report, for the first time, generation, analysis and integration of transcriptome, cistrome and metabolome data from breast cancer cells treated with estradiol.
Abstract
-omics के आगमन के साथ कैंसर और उपापचयी सिंड्रोम जैसे पुराने रोगों के बारे में हमारी समझ में सुधार हुआ है दृष्टिकोण। हालांकि, बड़े पैमाने पर डेटासेट में जानकारी है कि जीन अभिव्यक्ति प्रोटीन, गहरी अनुक्रमण प्रयोगों या चयापचय की रूपरेखा से प्राप्त कर रहे हैं के प्रभावी खनन उजागर करने के लिए आवश्यक है और तब प्रभावी रूप से रोगग्रस्त सेल phenotypes के महत्वपूर्ण नियामकों लक्ष्य। एस्ट्रोजन रिसेप्टर α (ERα) जीन कार्यक्रमों है कि एस्ट्रोजन उत्तरदायी स्तन कैंसर के लिए महत्वपूर्ण हैं विनियमन के मास्टर प्रतिलेखन कारकों में से एक है। आदेश ERα स्तन कैंसर के चयापचय में संकेत की भूमिका को समझने के लिए हम MCF 7 कोशिकाओं एस्ट्राडियोल के साथ इलाज से, transcriptomic cistromic और metabolomic डेटा का उपयोग किया। इस रिपोर्ट में हम शाही सेना Seq, चिप Seq और metabolomics प्रयोगों और प्राप्त आंकड़ों के एकीकृत कम्प्यूटेशनल विश्लेषण के लिए नमूनों की पीढ़ी का वर्णन किया। यह दृष्टिकोण उपन्यास तिल का वर्णन करने में उपयोगी हैcular तंत्र और जीन नियामक सर्किट है कि एक विशेष प्रतिलेखन कारक द्वारा विनियमित रहे हैं जो प्रभावों सामान्य या रोगग्रस्त कोशिकाओं के चयापचय।
Introduction
एस्ट्रोजेन दोनों महिलाओं और प्रजनन ऊतकों, चयापचय ऊतकों, मस्तिष्क और हड्डी 1 सहित पुरुषों में कई शारीरिक प्रक्रियाओं के महत्वपूर्ण नियामकों हैं। इन ऊतकों में लाभकारी प्रभाव के अलावा, एस्ट्रोजेन भी कैंसर है कि स्तन और प्रजनन ऊतकों से उत्पन्न होती हैं ड्राइव। एस्ट्रोजेन मुख्य रूप से सेल प्रकार विशिष्ट प्रभाव प्रेरित करने के लिए ईआर के माध्यम से काम करते हैं। शाही सेना Seq और जीनोम चौड़ा ERα डीएनए बाध्यकारी साइटों चिप Seq का उपयोग कर विश्लेषण का उपयोग ERα द्वारा विनियमित टेप की गहरी अनुक्रमण समझने के लिए कैसे ERα विभिन्न ऊतकों और कैंसर है कि उनमें से उठता में काम करता है उपयोगी साबित हुई। हम और दूसरों जीन अभिव्यक्ति (बनाम ERβ ERα) विभिन्न रिसेप्टर्स के साथ जुड़े प्रोफाइल 2,3, विभिन्न ligands 3-5 और विभिन्न coregulators 2,4,6,7 प्रकाशित किया है।
शाही सेना Seq transcriptome जांच करने के लिए, उच्च परिशुद्धता और दक्षता की पेशकश मुख्य विधि है माइक्रोएरे बीए की तुलनाएसईडी जीन अभिव्यक्ति विश्लेषण 8। सेल लाइनों 2-4,7, ऊतकों या ट्यूमर के नमूनों से प्राप्त आरएनए अनुक्रम कर रहे हैं, उपलब्ध जीनोमिक विधानसभाओं के लिए मैप और विभिन्न विनियमित जीन की पहचान कर रहे हैं। Chromatin immunoprecipitation (चिप) प्रतिलेखन कारक और coregulator क्रोमेटिन जाना जाता नियामक बाध्यकारी साइटों के लिए बाध्य काटना के लिए कार्यरत है। चिप Seq (चिप उच्च throughput अनुक्रमण के बाद) वैश्विक बाध्यकारी साइटों की निष्पक्ष पता लगाने प्रदान करता है। Metabolomics एक और तेजी से किया प्रणाली जीव विज्ञान दृष्टिकोण है, जो मात्रात्मक उपायों, रसायन और आनुवंशिक perturbations सहित विभिन्न उत्तेजनाओं को रहने वाले सिस्टम के गतिशील multiparametric प्रतिक्रिया है।
वैश्विक चयापचय की रूपरेखा प्रदर्शन करके, एक कार्यात्मक readout से कोशिकाओं, ऊतकों, और रक्त प्राप्त किया जा सकता है। इसके अलावा, transcriptome प्रयोगों से जानकारी हमेशा एंजाइमों कि जैव रासायनिक रास्ते में योगदान के स्तर में वास्तविक परिवर्तन को प्रतिबिंबित नहीं करते। संयुक्तtranscriptome और metabolome आंकड़ों के विश्लेषण की पहचान करने और वास्तविक मेटाबोलाइट परिवर्तन के साथ जीन अभिव्यक्ति में परिवर्तन सहसंबंधी करने के लिए हमें सक्षम बनाता है। इन बड़े पैमाने पर डेटासेट यंत्रवत विवरण प्रदान सभी जानकारी दोहन जटिल जैविक प्रणालियों, खासकर कि मानव विकास और कैंसर और मधुमेह जैसी बीमारियों से संबंधित विनियमित करने प्रतिलेखन कारकों की भूमिका को समझते हैं।
स्तनधारी जीनोम की जटिल प्रकृति यह चुनौतीपूर्ण एकीकृत और पूरी तरह से डेटा transcriptome, cistrome और metabolome प्रयोगों से प्राप्त व्याख्या करने के लिए बनाता है। कार्यात्मक बाध्यकारी घटनाओं है कि परिवर्तन के लिए नेतृत्व करेंगे में लक्ष्य जीन की अभिव्यक्ति के लिए महत्वपूर्ण है क्योंकि एक बार कार्यात्मक बाध्यकारी साइटों की पहचान कर रहे पहचान करना; विश्लेषण आगामी, प्रतिलेखन बंधन (टीएफ) के मूल भाव के विश्लेषण सहित, उच्च सटीकता के साथ किया जा सकता है। यह जैविक रूप से सार्थक टीएफ cascades और तंत्र की पहचान हो जाती है। इसके अलावा प्रत्यक्ष comparisके बाद से एक प्रयोग से डेटा तराजू और शोर भिन्न और कुछ मामलों में सार्थक संकेतों आबादी शोर से छिप कर रहे हैं शाही सेना Seq और चिप Seq प्रयोगों के पर हमेशा संभव नहीं हैं। हम किसी भी अध्ययन है कि इन तीन स्वतंत्र लेकिन संबंधित दृष्टिकोण से जानकारी स्तन कैंसर में ERα द्वारा प्रत्यक्ष चयापचय विनियमन समझने के लिए एकीकृत के बारे में पता नहीं कर रहे हैं। इसलिए, इस पत्र में हमारे समग्र लक्ष्य जीन अभिव्यक्ति और मेटाबोलाइट परिवर्तन करने के लिए उत्पादक बाध्यकारी घटनाओं से संबंधित है। आदेश में इस लक्ष्य को हासिल करने के लिए हमें शाही सेना Seq, चिप Seq और metabolomics प्रयोगों से डेटा एकीकृत और उन एस्ट्रोजन प्रेरित ERα बाध्यकारी घटनाओं है कि चयापचय मार्ग में जीन अभिव्यक्ति में परिवर्तन करने के लिए नेतृत्व करेंगे की पहचान की। पहली बार के लिए, हम स्तन के चयापचय को विनियमित करने उपन्यास जीन सर्किट को उजागर करने के लिए चिप Seq, शाही सेना Seq और metabolomics प्रोफाइलिंग पैदा करने और डेटा का एकीकृत विश्लेषण के प्रदर्शन के लिए प्रोटोकॉल (चित्रा 1) का एक पूरा सेट प्रदान करते हैंकैंसर कोशिका लाइनों।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस पत्र में, हम MCF 7 कोशिकाओं है कि E2 के साथ व्यवहार कर रहे हैं से दूसरी पीढ़ी और आरएनए Seq, चिप Seq और metabolomics डेटा के एकीकृत विश्लेषण का वर्णन किया। हम सबसे कारगर तरीकों और उपयोगकर्ता के अनुकूल नरम माल जो जैविक रू?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम के खाद्य एवं कृषि के राष्ट्रीय संस्थान, अमेरिका के कृषि विभाग, पुरस्कार Illu-698-909 (ZME) और फाइजर, इंक (ZME) से अनुदान द्वारा समर्थित किया गया। इसकी सामग्री केवल लेखकों की जिम्मेदारी है और जरूरी अमेरिका के कृषि विभाग के आधिकारिक विचार का प्रतिनिधित्व नहीं करते।
Materials
| Triglyceride Mix | Sigma | 17810-1AMP-S | |
| Oleic acid | Sigma | O1257-10MG | Oleic Acid-Water Soluble powder |
| TRIzol Reagent | Life technologies | 15596-026 | |
| Dynabeads Protein A | Life technologies | 10006D | |
| Dynabeads Protein G | Life technologies | 10007D | |
| QIAquick PCR Purification Kit | QIAGEN | 28106 | DNA isolation of input sample |
| ZYMO ChIP-DNA Isolation kit | Zymo Research | D5205 | ChIP DNA Clean & Concentrator |
| Quant-iTª PicoGreen¨ dsDNA Assay Kit | Invitrogen | P7589 | DNA Quantitation |
| RNase-Free DNase Set | QIAGEN | 79254 | RNA purification |
| DEPC Treated Water | LIFE TECH | 462224 | Dnase/Rnase Free |
| Model 120 Sonic Dismembrator | Fisher Scientific | FB120110 | With 1/8 probe |
| Fisher Scientific Sound Enclosure | Fisher Scientific | FB-432-A | For sound reduction |
| Eppendorf Tubes 5.0mL | Eppendorf | 0030 119.401 | 200 tubes (2 bags of 100 ea.) |
| Random Primer Mix | NEB | S1330S | |
| DNTP MIX | NEB | N0447S | |
| M-MuLV Reverse Transcriptase | NEB | M0253S | |
| FastStart SYBR Green Master | ROCHE | 4673484001 | |
| Agarose | Fisher | BP160100 | 1.5% agarose gel |
| Qubit® RNA HS Assay Kit | Life technologies | Q32852 | RNA quantification (100 assays) |
| Formaldehyde | Sigma | F8775 | |
| Protease Inhibitor tablets | Roche | 4693116001 | Each tablet is sufficient for 10ml lysis buffer |
| PhosSTOP Phosphatase Inhibitor Cocktail Tablets | Roche | 4906845001 | Each tablet is sufficient for 10ml lysis buffer |
| Qubit® Assay Kits | Life technologies | Q32850 | For 100 assays |
| Automated cell counter | ORFLO | MXZ000 | |
| tube Rotator | VWR | 10136-084 | |
| Victor X5 Multilple plate reader | PerkinElmer | 2030-0050 | |
| Microcentrifuge 5417R | Eppendorf | 22621807 | |
| Magnetic Stand | Diagenode | B04000001 | |
| Fast Real-time PCR system | Applied Science | 4351405 |
References
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