Integrazione di approcci bioinformatici e convalide sperimentali per comprendere il ruolo della segnalazione di nota nel cancro ovarico
Summary
La bioinformatica è un modo utile per elaborare set di dati su larga scala. Attraverso l’implementazione di approcci bioinformatici, i ricercatori possono ottenere rapidamente, in modo affidabile ed efficiente applicazioni approfondite e scoperte scientifiche. Questo articolo dimostra l’utilizzo della bioinformatica nella ricerca sul cancro ovarico. Convalida anche con successo i risultati della bioinformatica attraverso la sperimentazione.
Abstract
La segnalazione di notch è un percorso normativo altamente conservato coinvolto in molti processi cellulari. La disregolazione di questo percorso di segnalazione spesso porta a interferenze con un corretto sviluppo e può anche provocare l’avvio o la progressione dei tumori in alcuni casi. Poiché questo percorso serve funzioni complesse e versatili, può essere studiato ampiamente attraverso molti approcci diversi. Di questi, la bioinformatica fornisce un metodo di studio innegabilmente efficiente in termini di costi, accessibile e facile da usare. La bioinformatica è un modo utile per estrarre piccole quantità di informazioni da set di dati su larga scala. Attraverso l’implementazione di vari approcci bioinformatici, i ricercatori possono interpretare in modo rapido, affidabile ed efficiente questi grandi set di dati, producendo applicazioni approfondite e scoperte scientifiche. Qui viene presentato un protocollo per l’integrazione di approcci bioinformatici per studiare il ruolo della segnalazione notch nel cancro ovarico. Inoltre, i risultati della bioinformatica sono convalidati attraverso la sperimentazione.
Introduction
Il percorso di segnalazione di Notch è un percorso altamente conservato che è importante per molti processi di sviluppo all’interno di organismi biologici. La segnalazione di notch ha dimostrato di svolgere un ruolo significativo nella proliferazione cellulare e nell’autorinnovamento, e i difetti nel percorso di segnalazione di Notch possono portare a molti tipi di cancro1,2,3,4,5,6. In alcune circostanze, la via di segnalazione Notch è stata collegata sia alla crescita dei tessuti e cancro, così come la morte cellulare e la soppressione del tumore7. I ricettori multipli di Notch (NOTCH 1-4) e la mente di co-u2012activator (MAML 1-3), tutti con funzioni diverse, aggiungono un ulteriore livello di complessità. Mentre il percorso di segnalazione notch è sofisticato in termini di funzioni, il suo percorso di base è semplice su base molecolare8. I recettori Notch agiscono come proteine transmembrane composte da regioni extracellulari e intracellulari9. Un legame di ligando con la regione extracellulare dei recettori Notch facilita la scissione proteolitica, che consente al dominio intracellulare di Notch (NICD) di essere rilasciato nel nucleo. Il NICD si lega quindi a co-u2012activator Mastermind per attivare l’espressione genica a valle10.
Negli ultimi anni, nota segnalazione ha dimostrato di svolgere una varietà di ruoli nell’avvio e progressione di diversi tipi di cancro in diverse specie6,11. Per esempio, la segnalazione di Notch è stata collegata alla tumorigenesi che coinvolge il gene umano NOTCH1 12. Di recente, i geni della proteina 17 (DLL3) simile a un Delta-like, di Mastermind-u2012comee di un dominio disintegre e metalloproteinasi,u2012contenente di proteine 17 (ADAM17) sono stati dimostrati fortemente associati al cancro ovarico, in particolare alla scarsa sopravvivenza complessiva dei pazienti13.
Con l’aumentare continua della quantità di dati sperimentali e associati al paziente, aumenta anche la domanda di analisi dei dati disponibili. I dati disponibili sono sparsi tra le pubblicazioni e possono fornire risultati incoerenti o addirittura contraddittori. Con lo sviluppo di nuove tecnologie negli ultimi decenni, come il sequenziamento di nuova generazione, la quantità di dati disponibili è cresciuta in modo esponenziale. Anche se questo rappresenta rapidi progressi nella scienza e opportunità per la continua ricerca biologica, valutare il significato dei dati pubblicamente disponibili per risolvere le questioni di ricerca è una grande sfida14. Crediamo che la bioinformatica sia un modo utile per estrarre informazioni più piccole da set di dati su larga scala. Attraverso l’implementazione di vari approcci bioinformatici, i ricercatori possono interpretare in modo rapido, affidabile ed efficiente questi grandi set di dati, producendo scoperte approfondite. Queste scoperte possono variare dall’identificazione di potenziali nuovi bersagli di terapia farmacologica o biomarcatori della malattia, a trattamenti personalizzati per i pazienti15,16.
La bioinformatica stessa è in rapida evoluzione e gli approcci sono in continua evoluzione man mano che i progressi tecnologici spazzano la scienza medica e biologica. Attualmente, gli approcci bioinformatici comuni includono l’utilizzo di database e programmi software accessibili al pubblico per analizzare sequenze di DNA o proteine, identificare geni di particolare rilevanza o importanza e determinare la rilevanza dei geni e dei prodotti genici attraverso la genomica funzionale16. Anche se il campo della bioinformatica non è certamente limitato a questi approcci, questi sono significativi nell’aiutare i medici e i ricercatori a gestire i dati biologici a beneficio dei pazienti nel loro complesso.
Questo studio ha lo scopo di evidenziare diverse importanti banche dati e il loro uso per la ricerca sul percorso di segnalazione di Notch. NOTCH2, NOTCH3, e il loro co-u2012activator MAML1 sono stati utilizzati come esempi per lo studio del database. Questi geni sono stati utilizzati perché l’importanza della via di segnalazione di Notch nel cancro ovarico è stata convalidata. Le analisi sistematiche dei dati recuperati hanno confermato l’importanza della segnalazione di Notch nel cancro ovarico. Inoltre, poiché la segnalazione di Notch è ben conservata tra le specie, è stato confermato che la sovraespressione di Drosophila melanogaster NICD e Mastermind insieme può indurre tumori nelle ovaie della Drosophila, sostenendo i risultati del database e il ruolo significativo e conservato della segnalazione di Notch nel cancro ovarico.
Protocol
Representative Results
Discussion
Poiché ci sono innumerevoli approcci e metodi per l’utilizzo della bioinformatica, ci sono numerosi database disponibili online per il grande pubblico. Un’abbondanza di informazioni può essere estratta da ciascuno di questi database, ma alcuni sono più adatti per scopi particolari, come valutare la sopravvivenza del paziente sulla base di determinati input. Le analisi sistematiche dei dati recuperati da diverse banche dati individuali possono produrre risultati scientifici importanti.
L’ana…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato supportato da Start-Up Funding, College of Science and Mathematics Research Grant, Summer Research Session Award e Research Seed Funding Award della Georgia Southern University.
Materials
| DAPI (4',6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride) | Invitrogen | D1306 | 1:1000 Dilution |
| PBS, Phosphate Buffered Saline, 10X Powder, pH 7.4 | ThermoFisher | FLBP6651 | Dissolved with ddH2O to make 1X PBS |
| Goat serum | Gibco | 16210064 | Serum |
| Embryo dish | Electron Microscopy Sciences | 70543-45 | Dissection Dish |
| Nutating mixers | Fisherbrand | 88861041 | Nutator |
| tj-Gal4, Gal80ts/ CyO; UAS-NICD-GFP/ TM6B | Dr. Wu-Min Deng at Florida State University | N/A | Fly stock |
| w*; UAS-mam.A | Bloomington Drosophila Stock Center | #27743 | Fly stock |
| w[1118] | Bloomington Drosophila Stock Center | #5905 | Fly stock |
| The PRECOG portal | Stanford University | precog.stanford.edu | Publicly accessible database of cancer expression datasets |
| CSIOVDB | Cancer Science Institute of Singapore | csibio.nus.edu.sg/CSIOVDB/CSIOVDB.html | Microarray database used to study ovarian cancer |
| The Gene Expression across Normal and Tumor tissue (GENT) Portal | Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB) | medical–genome.kribb.re.kr/GENT | Publicly accessible database of gene expression data across diverse tissues, divided into tumor and normal tissues. |
| Broad Institute Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE) | Broad Institute and The Novartis Institutes for BioMedical Research | portals.broadinstitute.org/ccle | Provides genomic profiles and mutations of human cancer cell lines |
| cBioPortal | Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSK) | cioportal.org | Portal that allows researchers to search for genetic alterations and signaling networks |
| Zeiss 710 Inverted confocal microscope | Carl Zeiss | ID #M 210491 | Examination and image collection of fluorescently labeled specimens |
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