Komórki nowotworowe ewoluują z normalnych komórek poprzez mutacje somatyczne i dobór naturalny. selekcję. Porównanie ewolucji komórek nowotworowych i ewolucji organizmów może wyjaśnić genetyczne podstawy raka. Tutaj analizujemy mutacje somatyczne w >400 genomach nowotworowych. Odkryliśmy, że częstotliwość somatycznych zmian pojedynczego nukleotydu wzrasta wraz z czasem replikacji podczas fazy S znacznie bardziej drastyczniej niż zmiany pojedynczych nukleotydów w linii zarodkowej i somatyczne zmiany strukturalne na dużą skalę, w tym amplifikacje zmiany strukturalne, w tym amplifikacje i delecje. Stosunek nonsynonimicznych do synonimicznych zmian pojedynczych nukleotydów jest wyższy dla komórek rakowych niż dla komórek linii zarodkowej, co sugeruje słabszą selekcję oczyszczającą przeciwko mutacjom somatycznym. mutacjom somatycznym. Wśród genów z powtarzającymi się mutacjami tylko geny odpowiedzialne za nowotwory wykazują dowody silnej pozytywnej selekcji, a regiony późnej replikacji są zubożone o geny odpowiedzialne za nowotwory, chociaż wzbogacone o powtarzalnie zmutowane geny. geny. Obserwacje te pokazują, że czas replikacji odgrywa znaczącą rolę w kształtowaniu kształtowaniu krajobrazu zmienności pojedynczych nukleotydów w komórkach nowotworowych. --- Jest to pierwsze doniesienie o esterazie owadów wydajnie wyrażanej w metylotroficzne drożdże Pichia pastoris (do tej pory esterazy owadów były produkowane tylko w systemie bakulowirusowym). Po wyizolowaniu cDNA karboksylazy Tribolium castaneum Tribolium castaneum (TCE), początkowo nie byliśmy w stanie wyrazić go w Escherichia coli lub P. pastoris pomimo znacznych poziomów transkrypcji. Ponieważ kodonów jest inny w T. castaneum i P. pastoris, założyliśmy, że jest to możliwe wyjaśnienie translacji. było możliwym wyjaśnieniem bariery translacyjnej obserwowanej u drożdży. W związku z tym zaprojektowaliśmy i skonstruowaliśmy za pomocą rekurencyjnego PCR syntetyczny gen TCE (synTCE) zoptymalizowany pod kątem heterologicznej ekspresji w P. pastoris, tj. gen, w którym w którym niektóre kodony TCE są zastępowane kodonami synonimicznymi "preferowanymi" w P. pastoris. Gdy zmieniony gen został umieszczony pod kontrolą genu gliceraldehydu P. pastoris dehydrogenazy gliceraldehydo-3-fosforanowej (GAP) lub promotora indukowalny promotor oksydazy alkoholowej (AOX1) i wprowadzony na wektorze ekspresyjnym do P. pastoris, jego produkt był wytwarzany wewnątrzkomórkowo. Udało nam się również z powodzeniem zbadaliśmy możliwość uzyskania produktu wydzielanego: Komórki P. pastoris wyrażające fuzję in-frame synTCE z sygnałem wydzielania czynnika alfa pod kontrolą promotora GAP wydzielały rekombinowaną esterazy do pożywki zewnętrznej (do stężenia 7 mg/L). Oprócz tej demonstracji produkcji TCE w drożdżach, nasze wyniki sugerują, że promotor GAP może korzystnie zastąpić promotor AOX1 jako czynnik napędzający ekspresję synTCE ekspresji. Aktywność specyficzna dla TCE wynosiła około 5 U/mg, gdy jako substratu użyto p-nitrofenylooctanu. jako substratu użyto octanu p-nitrofenylu. --- Opracowaliśmy opartą na zachowaniu sekwencji sztuczną sieć neuronową o nazwie NetDiseaseSNP, która klasyfikuje nsSNP jako powodujące chorobę lub neutralne. Nasza metoda wykorzystuje doskonały algorytm generowania dopasowań SIFT do zidentyfikować powiązane sekwencje i kombinację 31 cech oceniających sekwencję sekwencji i przewidywaną dostępność powierzchni, aby uzyskać pojedynczy wynik który może być wykorzystany do uszeregowania nsSNPs w oparciu o ich potencjał do wywoływania chorób. NetDiseaseSNP skutecznie klasyfikuje mutacje chorobotwórcze i neutralne. Ponadto Ponadto pokazujemy, że NetDiseaseSNP zadowalająco rozróżnia mutacje powodujące raka i mutacje pasażerskie. mutacje zadowalająco. Nasza metoda przewyższa inne najnowocześniejsze metody na kilku zestawach danych chorobowych/neutralnych, a także na zestawach mutacji nowotworowych driver/passenger mutacji, a zatem może być wykorzystana do wskazania i ustalenia priorytetów prawdopodobnych kandydatów na choroby wśród nsSNP do dalszych badań. NetDiseaseSNP jest publicznie dostępny jako narzędzie online, a także jako usługa internetowa: http://www.cbs.dtu.dk/services/NetDiseaseSNP. --- Poprzednie badania pozytywnej selekcji naturalnej u ludzi obejmujące cały genom zidentyfikowały szereg nieneutralnie ewoluujących genów, które odgrywają ważną rolę w pigmentację skóry, metabolizm lub funkcje odpornościowe. Ostatnie badania również wykazały również, że ogólnogenomowy wzorzec lokalnej adaptacji można wykryć poprzez identyfikując korelacje między wzorcami częstotliwości alleli a zmiennymi środowiskowymi. zmiennymi środowiskowymi. Pomimo tych obserwacji, stopień, w jakim dobór naturalny selekcja naturalna jest napędzana przede wszystkim przez adaptację do lokalnych środowisk i rolę patogenów lub innych czynników ekologicznych. patogenów lub innych czynników ekologicznych jako czynników selektywnych, jest nadal przedmiotem debaty. czynników selektywnych. Aby rozwiązać tę kwestię, skorelowaliśmy przestrzenną częstotliwość alleli dużej próbki SNP z 55 różnych populacji ludzkich z zestawem czynników środowiskowych, które opisują czynników środowiskowych, które opisują lokalne cechy geograficzne, takie jak klimat, reżimy żywieniowe i obciążenia patogenami. Zgodnie z wcześniejszymi badaniami, wykryliśmy znaczące wzbogacenie genowych SNP, a zwłaszcza niesynonimicznych SNP związanych z lokalną adaptacją. Ponadto wykazaliśmy, że różnorodność lokalnego środowiska patogennego jest dominującym czynnikiem napędzającym lokalnej adaptacji, a klimat, przynajmniej mierzony tutaj, odgrywa tylko stosunkowo niewielką rolę. Podczas gdy demografia tła zdecydowanie najsilniej wkład w wyjaśnienie wariancji genetycznej między populacjami, wykryliśmy około 100 genów, które wykazują nieoczekiwanie silną korelację między częstotliwościami alleli a środowiskiem patogennym. a środowiskiem patogennym, po skorygowaniu o demografię. I odwrotnie, w przypadku reżimów żywieniowych i warunków klimatycznych żadne geny nie wykazują podobnej korelacji między czynnikiem środowiskowym a allelami. korelację między czynnikiem środowiskowym a częstotliwościami alleli. Wynik ten został potwierdzony przy użyciu danych sekwencjonowania o niskim pokryciu dla wielu populacji. Wśród loci ukierunkowanych przez selekcję patogenów, znaleźliśmy wzbogacenie genów związanych z chorobami autoimmunologicznymi, takimi jak celiakia, cukrzyca typu 1 i stwardnienie rozsiane. stwardnienie rozsiane, co uwiarygodnia hipotezę, że niektóre allele allele podatności na choroby autoimmunologiczne mogą być utrzymywane w ludzkiej populacji ze względu na populacji ze względu na przeszłe procesy selektywne. --- Neuroblastoma jest jednym z najbardziej niejednorodnych genomowo nowotworów złośliwych wieku dziecięcego badanych do tej pory, a zdarzenia molekularne zachodzące w przebiegu choroby nie są w pełni poznane. choroby nie są w pełni poznane. Badania genomiczne nerwiaka niedojrzałego wykazały tylko kilka powtarzających się mutacji i niskie obciążenie mutacjami somatycznymi. Jednak żadne z tych badań jednak żadne z tych badań nie analizowało mutacji powstających w przebiegu choroby, ani nie choroby, ani nie zbadano systemowo ekspresji zmutowanych genów. Tutaj przeprowadziliśmy analizy genomowe guzów pobranych podczas 3,5-letniego przebiegu choroby od pacjenta z nerwiakowłókniakowatością (biopsja szpiku kostnego w momencie rozpoznania, nadnercze guza pierwotnego pobranego podczas resekcji chirurgicznej i przerzutu do wątroby podczas autopsji). Sekwencjonowanie całego genomu indeksowego przerzutu do wątroby zidentyfikowało 44 niesynonimiczne mutacje somatyczne w 42 genach (0,85 mutacji/MB) oraz dużą hemizygotyczną delecję w genie ATRX, która została niedawno opisana w neuroblastoma. neuroblastoma. Spośród tych 45 zmian somatycznych, 15 wykryto również w guzie pierwotnym i biopsji szpiku kostnego, podczas gdy pozostałe 30 było unikalne dla guza guza indeksowego, co wskazuje na akumulację mutacji de novo podczas terapii. Ponadto, sekwencjonowanie transkryptomu na 3 guzach wykazało tylko 3 z 15 powszechnie zmutowanych genów (LPAR1, GATA2 i NUFIP1) miały wysoki poziom ekspresji zmutowanych alleli. ekspresji zmutowanych alleli, co sugeruje potencjalną onkogenną rolę tych zmutowanych genów. tych zmutowanych genów. Wśród nich, receptor sprzężony z białkiem G LPAR1 wykazywał wysoką ekspresję we wszystkich guzach. Komórki wyrażające mutanta LPAR1 R163W wykazywały znacznie zwiększoną ruchliwość poprzez podwyższoną sygnalizację Rho, ale nie miały wpływu na wzrost. Dlatego też badanie to podkreśla potrzebę wielokrotnych biopsji i sekwencjonowania podczas progresji raka oraz kombinatorycznego sekwencjonowania DNA i RNA w celu systematycznej identyfikacji mutacji wyrażonych mutacji. --- Płaskonabłonkowy rak płuca jest głównym histotypem niedrobnokomórkowego raka płuca (NSCLC), który różni się od gruczolakoraka płuc. Wykorzystaliśmy sekwencjonowanie całego eksomu aby zidentyfikować nowe niesynonimiczne mutacje somatyczne w płaskonabłonkowym raku płuc. płaskonabłonkowego raka płuca. Zidentyfikowaliśmy 101 wariantów pojedynczych nukleotydów (SNV), w tym 77 niesynonimicznych SNV (67 mutacji typu missense i 10 nonsensownych) oraz 11 INDELs powodujących przesunięcia ramki. Znaleźliśmy również cztery SNV zlokalizowane w miejscach splicingu. Zweryfikowaliśmy zweryfikowaliśmy 62 SNV (51 missense, 10 nonsensownych i 1 mutację w miejscu splicingu) i 10 INDEL jako mutacje somatyczne w tkance raka płuc. Szesnaście zmutowanych genów było również zmutowanych u co najmniej jednego pacjenta z innym typem raka płuca w bazie danych Catalogue of Somatic Mutation in Cancer (COSMIC). Cztery geny (LPHN2, TP53, MYH2 i TGM2) były zmutowane w około 10% próbek w bazie danych COSMIC. próbek w bazie danych COSMIC. Zidentyfikowaliśmy dwie mutacje missense w C10orf137 i MS4A3, które występowały również w innych tkankach guzów litych w bazie danych w bazie danych COSMIC. Znaleźliśmy kolejną mutację somatyczną w EP300, która była zmutowana w 4,2% z 2 020 próbek guzów litych w bazie danych COSMIC. Podsumowując, nasze wyniki wskazują, że TP53, EP300, LPHN2, C10orf137, MYH2, TGM2 i MS4A3 są potencjalnymi genami potencjalne geny motoryczne płaskonabłonkowego raka płuc. --- Wstęp: Gruczolakorak żołądka jest rzadką diagnozą w dzieciństwie. A 14-letni pacjent z przerzutowym gruczolakorakiem żołądka i silnym wywiadem rodzinnym w kierunku raka jelita grubego. silną rodzinną historią raka jelita grubego. Sekwencjonowanie kliniczne CDH1 i APC było negatywne. negatywne. W związku z tym zastosowano sekwencjonowanie całego egzomu, aby uchwycić większość regionów kodujących białka w celu identyfikacji wariantów pojedynczych nukleotydów, małych insercji/delecji i nieprawidłowości liczby kopii w linii zarodkowej pacjenta w linii zarodkowej pacjenta, jak również w guzie pierwotnym. MATERIAŁY I METODY: DNA wyekstrahowano z krwi pacjenta, guza pierwotnego i niezmienionego nowotworu. guza pierwotnego i krwi matki pacjenta. Biblioteki DNA zostały skonstruowane i sekwencjonowane na aparacie Illumina HiSeq2000. Dane zostały przetworzone przy użyciu Picard i Samtools, a następnie analizowane za pomocą Genome Analysis Toolkit. Warianty zostały adnotowane przy użyciu wewnętrznego programu opartego na Ensembl. Liczba kopii została oceniona przy użyciu ExomeCNV. WYNIKI: Każda próbka została zsekwencjonowana do średniej głębokości pokrycia większej niż 120×. Rzadki niesynonimiczny kodujący wariant pojedynczego nukleotydu (SNV) w TP53 został zidentyfikowany w linii zarodkowej. Istniało 10 somatycznych wariantów uszkadzających białko nowotworowe które nie zostały zaobserwowane w niezmienionym genomie matki. ExomeCNV porównując guz z linią zarodkową pacjenta, zidentyfikowano nieprawidłową liczbę kopii, obejmującą 6 946 genów. WNIOSKI: Przedstawiamy niezwykły przypadek Li-Fraumeni wykryty za pomocą sekwencjonowania całego egzomu. sekwencjonowania całego egzomu. Istniały również prawdopodobne mutacje somatyczne w gruczolakoraku żołądka. gruczolakoraku żołądka. Wyniki te podkreślają potrzebę dokładniejszych i szerzej zakrojonych analiz dokładniejszych i szeroko zakrojonych analiz linii zarodkowej i nowotworów, aby dokładnie informować pacjentów o odziedziczonym ryzyka zachorowania na raka i identyfikacji mutacji somatycznych.
Czy większość mutacji genów motorycznych jest synonimiczna czy niesynonimiczna?
Wspólnym celem projektów sekwencjonowania nowotworów jest znalezienie genów, których mutacje są wybierane podczas rozwoju nowotworu. Osiąga się to poprzez wybór genów, które mają więcej mutacji niesynonimicznych niż oczekiwano na podstawie szacowanej częstotliwości mutacji tła.  