PLoS ONE: En nyfundne associering mellem MDC1 Funktionel Polymorfi og lungekræft Risiko i Chinese

Abstrakt

Mediator af DNA skader checkpoint protein 1 (MDC1) spiller en tidlig og central rolle i Double-Strand Break Repair (DDR ) og ataksi telangiectasia-muteret (ATM) medieret respons til DNA dobbelt-strenget pauser (DSBs) og omfatter således en patogenesen af ​​flere DNA-skade-relaterede sygdomme, såsom cancer. Vi antager, at de enkelte nukleotid polymorfier (SNP) af

MDC1

som har kræfter på at påvirke MDC1 udtryk eller funktion var forbundet med risiko for lungekræft. I et to-trins case-kontrol undersøgelse testede vi sammenhængen mellem 5 formodet funktionelle SNPs af

MDC1

og lungekræft risiko i et sydlige kinesiske befolkning, og valideret den lovende forening i en østlige kinesiske befolkning. Vi fandt SNP rs4713354A C, der er placeret i den 5′-utranslaterede område af

MDC1

var signifikant associeret med risiko for lungekræft i begge populationer (

P

= 0,024), med et odds forholdet som 1,23 (95% konfidensinterval = 1,35-1,26) for rs4713354C (CA + CC) genotyper i forhold til rs4713354AA genotype. Imidlertid blev der ikke observeret nogen signifikant sammenhæng mellem andre SNPs og risiko for lungekræft. Genet-baseret analyse hvilede med disse SNPs foreslog

MDC1

som en modtagelig gen for lungekræft (

P

= 0,009). Desuden ved at forespørge genekspression database, vi yderligere fundet, at de rs4713354C genotyper giver en betydeligt lavere mRNA udtryk for MDC1 end rs4713354AA genotypen i 260 tilfælde af lymfoblastoide celler (

P

= 0.002). Vores data antydede, at SNP rs4713354A C på

MDC1

kan være en funktionel genetisk biomarkør for følsomhed over for lungekræft i kinesisk

Henvisning:. Wang B, Zhang L, Qiu F, Fang W , Deng J, Zhou Y, et al. (2014) en nyfunden associering mellem

MDC1

Funktionel Polymorfi og lungekræft Risk på kinesisk. PLoS ONE 9 (9): e106794. doi: 10,1371 /journal.pone.0106794

Redaktør: Rui Medeiros, IPO, Inst Port Oncology, Portugal

Modtaget: April 8, 2014 Accepteret: August 2, 2014; Udgivet: 8 September, 2014

Copyright: © 2014 Wang et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Data Tilgængelighed:. Det forfattere bekræfter, at alle data, der ligger til grund resultaterne er fuldt tilgængelige uden restriktioner. Alle relevante data er inden for papir og dens Støtte Information filer

Finansiering:. Denne undersøgelse blev støttet af National Natural Scientific Foundation of China giver 30671813, 30872178, 81072366, 81273149 (JCL), og dels af 81.001.278 og 81171895 (YFZ), 81.271.350 (WJ); Guangdong Provincial videnskabelige forskningsbevillinger 8251018201000005 (JCL), Guangdong Provincial højtstående eksperter Tilskud 2010-79, Changjiang Scholars og Innovative Research Team i University tilskud IRT0961 og Guangdong naturvidenskab fundament hold tilskud 10351012003000000 (JCL). De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

DNA-skade respons (DDR) er en sofistikeret cellulær procedure involverer flere molekyler til at reparere DNA-skader og vedligeholde genom integritet og troskab. Normalt kan DNA-skader forårsaget af tobak kræftfremkaldende stoffer eller ioniserende stråling eller andre kilder, udløser DDR herunder aktivering af cellecyklus checkpoint, påbegyndelse af transkriptionelle programmer, og udførelse af DNA-reparation, eller initiering af apoptose, når skaden er alvorlig [1 ] – [3]. Manglende reparere DNA-læsioner ville resultere i genomisk ustabilitet og en genetisk arvelige sygdomme, såsom cancer. DDR kan beskytte det cellulære DNA fra skader ved at rekruttere en række DDR proteiner, der fungerer som sensorer, transducere, mæglere og effektorer i DDR. DDR kaskade starter med sensorerne, der registrerer skaden og transporterer det første signal til transducerne. Transducerne, hjulpet af mæglerne, forstærke signalet og sender det til effektorer, der udfører forskellige roller som reparation, checkpoint aktivering og om nødvendigt-apoptose [4].

Mediator af DNA skader checkpoint protein 1 (MDC1), også kendt som Nuclear Factor med BRCT område 1 (NFBD1), er en vigtig aktør i DDR, der regulerer aktiveringen af ​​intra-S-fasen og G2 /M fase cellecykluskontrolpunkter i respons på DNA skader [5 ], [6]. MDC1 majorly fungerer som mægler i DDR, som medierer rekruttering af andre DDR proteiner, såsom ataksi telangiectasia-muteret (ATM), Breast Cancer 1, Early Onset (BRCA1), Mre11 /RAD50 /NBS1 (MRN) kompleks, til skadestedet [7] – [10]. Nylige beviser viste også, at MDC1 har en direkte rolle i at reparere DNA dobbelt-streng pauser (DSBs) ved at deltage i de to store DNA reparation veje, den homolog rekombination og non-homolog ende-sammenføjning svar [11] – [13], og i aktiveringen af ​​decatenation checkpoint21 og mitose [14], [15]. Dysfunktion af MDC1 er blevet rapporteret at forårsage flere sygdomme [16], [17], såsom defekt spermatogenese [18]. I dag, at flere og flere beviser understøttede MDC1 være en potentiel tumor suppressor med roller i reparation DNA-skader og hæmme tumorvækst [19] – [24]. MDC1 viste sig at blive udtrykt ringe i forskellige cancerformer, herunder lungekræft, brystcarcinomer [25] og gastrisk karcinom [26].

Menneskelig

MDC

gen er placeret på kromosom 6p21.3, en region, der er blevet rapporteret at være en modtagelig region for lungekræft hos asiater af et genom-dækkende sammenslutning undersøgelse (GWAS) [27]. Tidligere undersøgelser har vist, at genetiske varianter af

MDC1

var forbundet med Epstein-Barr virus (EBV) antistoftitere i kinesisk og radiosensitivitet i amerikansk [28], [29]. EBV og radiosensitivitet er to høje risikofaktorer for kræft hos mennesker, derfor disse genetiske varianter af

MDC1

kan også påvirke modtageligheden for kræft. Imidlertid er undersøgelse af dette aspekt mangler stadig. Single nucleotide (SNP’er), som er placeret i promotoren eller exoner af gener har styrker på at påvirke genekspression eller -funktion, og således påvirke følsomheden af ​​humane sygdomme [30] – [32]. I den aktuelle undersøgelse, vi testede den hypotese, at disse formodet funktionelle SNP’er af

MDC1

var forbundet med risiko for lungekræft er baseret på en to-trins case-kontrol undersøgelse, og vurderede funktion lovende SNPs af bioinformatik analyse .

Materialer og metoder

Etik Statement

Denne undersøgelse blev godkendt af de institutionelle anmeldelse bestyrelser Guangzhou Medical University (etiske komité i Guangzhou Medical University: GZMC2007-07-0676 ) og Soochow University (etiske komité af Soochow University: SZUM2008031233). Alle deltagere blev planlagt til et ansigt til ansigt interview efter skriftlig informeret samtykke blev opnået.

Study emne

Efter fik billigelse af de institutionelle anmeldelse bestyrelser Guangzhou Medical University og Soochow Universitet, gennemførte vi to uafhængige undersøgelser case-kontrol i de sydlige kinesiske og østlige kinesiske hhv. Som beskrevet i tidligere offentliggjorte undersøgelser [33] – [35], 1056 histopatologisk bekræftede lungekræft tilfælde og 1056 raske kontrolpersoner, der var frekvens-matchet med sager om alder (± 5) og køn, blev indsamlet i Guangzhou byen og omkringliggende område; og 503 lungekræft tilfælde og 623 frekvens-matchede kontroller blev rekrutteret i Suzhou byen. Den sydlige kinesiske befolkning blev anvendt som en opdagelse sæt, mens de østlige kinesiske blev anvendt som en validering sæt. Alle deltagere blev planlagt til et ansigt til ansigt interview efter skriftlig informeret samtykke blev opnået. De blev bedt om at give oplysninger om alder, køn, rygning status, pakke-år røget, drukket status og familie historie af kræft med en struktureret spørgeskema, samt en 5-ml blodprøve perifere. Definitionerne af rygning status, pakke-år røget, drukket status og familie historie af kræft er blevet beskrevet i tidligere offentliggjorte undersøgelser [33] – [35].

SNP udvælgelse og genotyping

Vi brugte FuncPred blok af SNPinfo webserver (https://snpinfo.niehs.nih.gov/) for at vælge formodentlig funktionelle SNPs af

MDC1

med en fælles frekvens (dvs. mindre allel frekvens, MAF 5%) på kinesisk. Vi fandt og valgte fem SNP’er opfylder ovennævnte kriterium. De var rs4713354A C (+ 39A C: lokalisering i 39 position cDNA-sekvenserne), rs9262152G A (Arg268Lys: forårsager en aminosyreændring fra arginin til lysin i codon 268), rs2075015G A (Glu371Lys: forårsager en aminosyreændring fra glutaminsyre til lysin i codon 371), rs28986465C T (Pro386Leu: forårsager en aminosyreændring fra Proline til leucin ved kodon 386), rs9461623T C (Ser1180Pro: forårsager en aminosyreændring fra serin til prolin i codon 1180). Vi genotypet over fem SNPs hjælp af Taqman diskrimination allel analysen på ABI7900HT systemet (Applied Biosystems af Life Technologies, Foster City, CA) med primere og prober designet af Primer Express 3.0 software (Applied Biosystems af Life Technologies). De primere og prober for hver SNP blev præsenteret i tabel S1 i File S1.

Statistisk analyse

frekvensfordelingen af ​​hver SNP genotyper og Hardy-Weinberg ligevægt (HWE) af SNP’er i kontrol, blev testet ved chi-square test. Den odds ratio (OR) og 95% konfidensinterval (95% CI) implicerer association mellem hver SNP af

MDC1

og risiko for lungekræft blev beregnet ved hjælp af den ubetingede logistisk regressionsmodel med eller uden justering for alder, køn , rygning status, drikke status og familie historie af kræft. Genet-baserede forening blev testet ved hjælp af VEGAS software [36]. Samspil mellem lovende SNPs og udvalgte faktorer blev vurderet af multiplikativ interaktionsanalyse [37]. Homogenitet resultaterne i to sæt, og i undergrupper blev testet af Breslow-Day test. Endvidere blev den statistiske effekt beregnes ved hjælp af PS Software [38]. Alle tests var to-sidet ved hjælp af SAS-software (version 9.2, SAS Institute, Cary, NC).

P

. 0,05 blev anset for at være statistisk signifikant

Resultater

associering mellem

MDC1

SNPs og risikoen for lungekræft

tabel 1 viser frekvensfordelingen af ​​de fem SNPs i cases og kontroller. Genotypen fordelinger af alle SNPs i kontrollen af ​​sydlige kinesiske var alle efter aftale med Hardy-Weinberg ligevægt (

P

0,05 for alle). Af de fem SNPs, kun de genotyper rs4713354A C udøvede en betydelig forskel i frekvens fordeling mellem de tilfælde og kontroller i opdagelsen sæt (

P

= 0,006). Som vist, sammenlignet med personer, der bærer det fælles rs4713354AA genotype, der bærer rs4713354CA genotype og rs4713354CC genotype eksisterede 1.32-folder (odds ratio [OR] = 1,32, 95% konfidensinterval [95% CI] = 1.08-1.61) og 1.96- folder (OR = 1,96, 95% CI = 1,03-3,61) i risiko for lungekræft, hhv. Efter kombinerede de to risikofaktorer genotyper, de rs4713354C variant genotyper (dvs. CA + CC) tillægges en betydelig stigning i risikoen for lungekræft (OR = 1,36, 95% CI = 1,12-1,65). Ovennævnte foreninger blev yderligere bekræftet i den østlige kinesiske og resultaterne var i overensstemmelse (Berslow-Day test:

P

= 0,768), som vist i tabel 1. frekvensfordelingen af ​​rs4713354C genotyper var højere i tilfælde, end kontroller i valideringssættet (33,2% vs. 27,3%). Den genotype frekvens forskel nærmede signifikant (

P

= 0,098). I mellemtiden rs4713354C variant genotyper bidraget i forhold til rs4713354AA genotypen en betydelig stigning for lungekræft risiko (OR = 1,32, 95% CI = 1,02-1,71). Vi derefter fusioneret de to populationer for at øge undersøgelsen magt. Vi fandt, at personer, der bærer rs4713354C variant genotyper havde 1.33-folder øget risiko for lungekræft sammenlignet med dem bærer rs4713354AA genotypen (OR = 1,33, 95% CI = 1,14-1,55). Genet-baserede forening analyse viste også, at

MDC1

gen at være forbundet med risiko lungekræft med en forestående statistisk signifikans (

P

= 0,057) baseret på resultaterne fra over fem SNPs, og den mest betydningsfulde associerede-SNP var rs4713354A C (

P

= 0,003). Desuden er de hyppighedsfordeling af demografiske karakteristika for opdagelsen sæt og validering sæt vist i tabel S2 i File S1

Stratificering analyse af sammenhængen mellem rs4713354A . C og risiko for lungekræft

tabel 2 viser hyppigheden fordelinger af rs4713354A C genotyper i tilfælde og kontroller og sammenslutninger mellem SNP og lungekræft risiko for hver undergruppe stratificeret af forstyrrende faktorer. Ingen signifikant sammenhæng mellem SNP rs4713354A C og risiko for lungekræft blev observeret i individer med pakke-år røget 20 eller ≥20 og hos personer med en historie af kræft. Dette kan dog skyldes den begrænsede stikprøvestørrelse fordi homogeniteten testen viste, at der ikke var nogen signifikant forskel mellem disse stratum-ORS i hver undergruppe (

P

0,05 for alle). Desuden blev ingen signifikant interaktion observeret for de valgte faktorer og SNP på stigende risiko lungekræft (

P

0,05 for alle), som kan skyldes en manglende undersøgelse strøm til interaktionsanalyse. Endvidere skyldes den multivariable logistisk regressionsanalyse viste, at rygning og risikoen genotype SNP rs4713354A C blev stadig forbundet med øget risiko for lungecancer som vist i tabel 3 (

P

0,001 for begge) .

Genotype-fænotype korrelation af bioinformatik analyse

SNP rs4713354A C er placeret ved 5′-utranslaterede område (5′-UTR) af

MDC1

gen, kan det påvirke udskrift aktivitet

MDC1

promotor. Vi udførte derfor bioinformatik analyser til at undersøge den mulige funktion af denne SNP på MDC1 udtryk. Ved at forespørge Snpexp database (https://app3.titan.uio.no/biotools/tool.php?app=snpexp), fandt vi en signifikant sammenhæng mellem rs4713354A C genotyper og mRNA ekspressionsniveauer af MDC1 i 260 tilfælde af lymfoblastoide celler i hele befolkningen under den dominerende genetiske model (

P

= 0,002). Celler bærer rs4713354C variant genotyper udtrykt signifikant lavere mRNA-niveauer af MDC1 (CA: 9,066 ± 0,184; CC: 9,030 ± 0,185) end celler, der bærer rs4713354AA genotypen (9,138 ± 0,237). Vi bruges endvidere SNPinfo webserver (https://snpinfo.niehs.nih.gov/) at forudsige den mulige molekylære mekanisme af denne SNP på at påvirke genekspression og fandt, at A til C transvertion af rs4713354A C vil resultere i en tab af bindingssteder af tre transkriptionsfaktorer (TFS), som er CEBPA, CEBP og NR2F2.

diskussion

Flere beviser understøttede, at

MDC1

gen at være en potentiel tumor suppressor hvile med dens væsentlige roller i at reparere DNA-skader og dens samspil med flere vigtige tumor-relaterede gener, såsom P53, NBS1 og 53BP1 [19] – [24], [39], [40]. Her fandt vi, at SNP rs4713354A C på

MDC1

var forbundet med risiko for lungekræft på kinesisk. De rs4713354C variant genotyper kan forårsage en lav udtryk for MDC1

in vivo

og dermed bidraget til en øget risiko lungekræft. Men vi fandt ikke nogen signifikante sammenhænge mellem andre fire formodet funktionelle SNPs af

MDC1

og risiko for lungekræft. Yderligere analyse støttede

MDC1

gen at være en modtagelig gen og rs4713354A C til at være en modtagelig loci for lungekræft. Så vidt vi ved, er dette den første rapport om genetiske varianter af

MDC1

og modtagelighed for kræft.

blev observeret Aberrant reduktion eller mangel på MDC1 i lungekræft væv [25], og nedregulering af MDC1 ekspression i lungecancerceller ville resultere i defekte stråling-induceret apoptose [41]. Desuden kan toksin cantharidin forårsage DNA-skader ved at hæmme MDC1 udtryk i lungekræft celler [42]. Således tab udtryk for MDC1 er en vigtig tilstand under lunge carcinogenese. SNP’en rs4713354A C er placeret ved 5′-UTR af

MDC1

, en region almindeligt anerkendt som promotor eller exon splejsning element af gener. Bioinformatik analyser viste, at A til C transvertion af rs4713354A C forårsager et tab af bindingssteder på tre TF’er der er CEBPA, CEBP og NR2F2, og rs4713354C variant genotyper udøver en nedsat MDC1 udtryk

in vivo

. Dette er i overensstemmelse med biologisk plausibilitet med vores observation af rs4713354C variant genotyper tillagt en øget risiko for lungekræft. Interessant, ikke kun de tre TF’er involverer lungekræft udvikling [43] – [45], men også CEBPA spiller en vigtig rolle i cellecyklussen [46]. Det er muligt, at de to molekyler, CEBPA og MDC1 kan have en cross-talk om regulering af cellecyklus, som skal yderligere undersøgelse.

Et par studier har undersøgt sammenhængen mellem

MDC1

SNPs og risiko for humane sygdomme. Men resultaterne var kontroversiel. Et synonym variant af

MDC1

blev rapporteret til at være forbundet med øget radiosensitivitet men ikke prostatakræft risiko [29]. En kinesisk undersøgelse rapporteret en variant allel af

MDC1

udviste et signifikant association med EBV seropositivitet [28]. En kaukasisk undersøgelse rapporteret nogen variant af

MDC1

var forbundet med risikoen for brystkræft samt DNA-skadelige virkninger af strålebehandling [47]. Men de ovennævnte undersøgelser var, alle manglende studieaktivitet magt på grund af deres begrænsede stikprøvestørrelser. I den aktuelle undersøgelse, baseret på en to-trins case-kontrol undersøgelse med en relativ stor stikprøve, viste vi, at en promotor SNP af

MDC1

bidraget til en betydelig øget risiko for lungekræft på kinesisk. Undersøgelsen magt var stærk i den aktuelle undersøgelse, som vi opnåede en 94,47% undersøgelse effekt (tosidet test, α = 0,05) til at detektere en OR på 1,33 for rs4713354C variant genotyper, som fandt sted med en frekvens på 24,7% i kontroller. Yderligere analyser baseret på resultaterne fra de fem formodentlig funktionelle SNPs af

MDC1

foreslog

MDC1

at være en modtagelig gen for lungekræft.

Da vores undersøgelse var en hospitals- baseret case-kontrol undersøgelse, det havde nogle begrænsninger såsom skævhed, herunder selektionsbias og information bias. Disse kan forårsage falske associationer mellem de undersøgte SNP’er og kræftrisiko. Støttede imidlertid fire punkter vores resultater blev ikke opnået tilfældigt og signifikant sammenhæng var troværdig. Den første var, at vi har opnået to ensartede resultater i to uafhængige populationer. Den anden var, at vi har opnået en stærk undersøgelse magt. Den tredje var, at bioinformatik analyser vist en konsistens i biologisk plausibilitet med vores observation. Desuden resultater fra den kinesiske GWAS viste også, at frekvensen af ​​rs4713354A C genotyper var forskellig mellem cases og kontroller med nærmer statistisk signifikans (

P

= 0,078) [48]

. konklusion, viste vores data, at promotor SNP rs4713354A C på

MDC1

og

MDC1

gen var forbundet med risiko lungekræft i kinesisk ved at påvirke MDC1 udtryk. Både SNP rs4713354A C og

MDC1

kan være en genetisk biomarkør for modtagelighed for lungekræft på kinesisk. Valideringer med større population baseret studier i forskellige etniske grupper er berettiget.

Støtte Information

File S1.

doi: 10,1371 /journal.pone.0106794.s001

(DOC)

tabel S1. Salg The primere og prober for de fem formodentlig funktionelle SNPs af MDC1

doi:. 10,1371 /journal.pone.0106794.s002

(DOC)

tabel S2. Salg Frekvens fordelinger af udvalgte variable i tilfælde og kontroller

doi:. 10,1371 /journal.pone.0106794.s003

(DOC)

Tak

Vi takker Dr. Zhanhong Xie, Ms Wanmin Zeng og Ling Liu for deres bistandsafgørelser at rekruttere forsøgspersoner.