PLoS ONE: Sammenslutningen af ​​gener, Pathways, og haplogruppe af mitokondrie Genome med risikoen for kolorektal cancer: multietniske Kohorte

Abstrakte

mitokondrie-genomet koder for syntesen af ​​13 proteiner, der er væsentlige for den oxidative fosforylering (OXPHOS) system. Arvet variation i mitokondrie-gener kan påvirke udviklingen af ​​kræft via ændringer i mitokondrielle proteiner, ændre OXPHOS proces og fremme produktionen af ​​reaktive oxidative stoffer. For at undersøge den rolle, som OXPHOS pathway og mitokondrielle gener i kolorektal cancer (CRC) risiko, vi testede 185 mitokondrielle SNP’er (mtSNPs), som ligger i 13 gener, der omfatter fire komplekserne OXPHOS pathway og mtSNP grupperinger for rRNA og tRNA, i 2453 kolorektal kræfttilfælde og 11,930 kontrol fra det multietniske Cohort Study. Brug af sekvens kerne foreningen test undersøgte vi den kollektive sæt af 185 mtSNPs samt delmængder af mtSNPs grupperet efter mitokondrielle veje, komplekser, og gener, korrigeret for alder, køn, vigtigste komponenter i den globale herkomst, og selvrapporteret maternel løb /etnicitet. Vi har også testet for haplogroup foreninger bruger ubetinget logistisk regression, justere for de samme kovariater. Stratificerede analyser blev udført af selvrapporteret maternel race /etnicitet. I de europæiske amerikanere, en global test af alle genetiske varianter af mitokondrie-genomet identificerede en forening med CRC risiko (P = 0,04). I mtSNP-delmængde analyse NADH dehydrogenase 2 (

MT-ND2

) gen i Complex jeg var forbundet med CRC risiko på en P-værdi på 0,001 (q = 0,015). Desuden blev haplogroup T forbundet med CRC risiko (OR = 1,66, 95% CI: 1,19-2,33, P = 0,003). Ingen signifikante mitokondrie pathway og gen foreninger blev observeret i de resterende fire racemæssige /etniske grupper-afrikanske amerikanere, asiatiske amerikanere, latinoer og indfødte hawaiianerne. Sammenfattende vores resultater tyder på, at variationer i mitokondrie-genomet og især i

MT-ND2

gen kan spille en rolle i CRC risiko blandt de europæiske amerikanere, men ikke i andre maternal racemæssige /etniske grupper. Yderligere replikation er berettiget, og fremtidige studier bør evaluere bidraget fra mitokondrielle proteiner kodet af både nukleare og mitokondrie genomer til CRC risiko

Henvisning:. Li Y, Beckman KB, Caberto C, Kazma R, Lum-Jones A , havål CA, et al. (2015) Sammenslutningen af ​​gener, Pathways, og haplogruppe af mitokondrie Genome med risikoen for kolorektal cancer: multietniske Kohorte. PLoS ONE 10 (9): e0136796. doi: 10,1371 /journal.pone.0136796

Redaktør: Anita Kloss-Brandstätter, Innsbruck Medical University, ØSTRIG

Modtaget: 18 juni 2015; Accepteret: August 7, 2015; Udgivet: 4 September, 2015

Copyright: © 2015 Li 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: Alle relevante data er inden for papir og dens Støtte Information filer

Finansiering:. Dette arbejde blev finansieret gennem NCI (CA140636, CA173782, CA63464, CA54281, CA33619, CA164973 og CA98758). De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:. Forfatterne erklærer, at forfatteren, Remi Kazma, er ansat af Novartis Institutes til biomedicinsk Forskning. Den bidragyder ydet støtte i form af løn til forfatteren Remi Kazma, men havde ikke nogen ekstra rolle i studie design, indsamling og analyse data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet. De specifikke roller disse forfattere er formuleret i »forfatter bidrag« sektion. Dette ændrer ikke forfatternes overholdelse PLoS ONE politikker på datadeling og materialer.

Introduktion

Tyktarmskræft er den tredje mest almindelige kræftform blandt mænd og kvinder i USA. I 2015 blev en anslået 220,800 nye kolorektal kræft (CRC) diagnosticeret i USA [1]. Ca. 35% af risikoen for CRC tilskrives arvelige faktorer [2]. Tæt på halvtreds risiko loci for CRC er blevet identificeret af genom-dækkende forening undersøgelser, der har fokuseret på almindelige varianter af det nukleare genom [3-7]. Men disse loci forklare, kun en lille del af arveligheden af ​​kolorektal cancer og yderligere arvelige faktorer mangler at blive opdaget.

Over 70 år siden, Otto Warburg rapporterede en ændret stofskifte blandt cancerceller karakteriseret ved en stigning i glukose optagelse og glykolyse trods en tilstrækkelig iltforsyning til mitokondrie respiration, et fænomen, der er nævnt som “aerob glykolyse”. [8] Warburg hypotese, at dette skift i retning ‘aerob glykolyse “betød en mangel i mitokondrie respiration, der repræsenterer en grundlæggende årsag til kræft. [9 ] Denne observation er nu blevet bekræftet i mange typer af kræftceller, der udviser forhøjede niveauer af glukose transport og en større procentdel af glykolyse-benævnt Warburg effekten. [10, 11]

mitokondrie-genomet er en dobbelt -stranded cirkulært DNA-molekyle af 16.569 basepar, som er meget polymorfe og indeholder næsten ingen intergeniske regioner. [12, 13] Proteinerne det koder for de væsentligste funktioner i cellulær metabolisme og regulering af celledød [14]. Tredive-syv proteiner kodet af mitokondrie-DNA (mtDNA), hvoraf 13 er involveret i den oxidative fosforylering (OXPHOS) maskiner og 24 udgør de RNA-maskiner (2 ribosomale RNA og 22 transfer RNA). Den primære funktion af mitochondriet er produktion af den energi molekyle, adenosintriphosphat (ATP), gennem den metaboliske OXPHOS pathway. Salg

Variationer i mtDNA, herunder mitokondriske single-polymorfier (mtSNPs), har potentiale til at ændre mitokondriefunktionen og føre til øget oxidativt stress og kræftrisiko [15-17]. En skotsk undersøgelse undersøgte 132 mtSNPs i 2.854 tilfælde og 2,822 kontroller og fandt ingen sammenhæng med den samlede CRC risiko. [18]. Til vores viden, har ingen undersøgelse til dato omfattende undersøgt forholdet mellem mtDNA varianter og CRC risiko på tværs af forskellige race /etnisk befolkningsgrupper. Desuden en vej tilgang, hvilket øger undersøgelse effektivitet for effekter af beskeden størrelse, kan bidrage til at afsløre sammenhænge mellem den mitokondrielle genom og kræftrisiko.

Mitochondriale haplogruppe defineres af unikke sæt af mtSNPs, der afspejler specifikke forfædres befolkningsgrupper som følge af den sekventielle akkumulering af mitokondrielle mutationer gennem maternelle afstamninger. Mitokondrielle haplogruppe er blevet forbundet med bryst-, prostata- og nasopharyngeale cancere [19-22]. Tre studier har undersøgt sammenhængen mellem mitokondrie haplogruppe og CRC risiko i europæiske og asiatiske populationer med inkonsistente resultater [18, 21, 23].

For at omfattende undersøge, hvilken rolle den mitokondrielle genom og CRC risiko på tværs af flere race /etniske grupper, vi genotypet et sæt 185 mtSNPs at vurdere sammenslutning af genetisk variation i mitokondrie genom, veje og gener, samt af enkelte mtSNPs og haplogruppe blandt 2.453 CRC tilfælde og 11,930 kontrol af det multietniske Kohorte (MEC) Undersøgelse .

Materialer og metoder

undersøgelse emner

MEC er et stort populationsbaseret kohorte studie af mere end 215.000 mænd og kvinder fra Hawaii og Californien. Den kohorte overvejende består af personer fra fem racemæssige /etniske grupper: Afrikansk amerikanere, asiatiske amerikanere, europæiske amerikanere, latinoer og indfødte Hawaiians. Deltagere i alderen 45 og 75 år blev rekrutteret fra marts måned 1993 til maj 1996 og afsluttet en 26-siders selvadministreret spørgeskema, der omfattede oplysninger om sygehistorie, familie historie af kræft, kost, kosttilskud, medicin brug, og fysisk aktivitet . Yderligere oplysninger om denne kohorte leveres andetsteds [24].

Incident CRC sager blev identificeret indtil december 9 2010 af kohorte kobling til populationsbaserede Overvågning, epidemiologi og slutresultater (SEER) kræftregistre dækker Hawaii og Californien. Oplysninger om stadium af sygdommen på diagnosetidspunktet blev også indsamlet fra kræftregistre. Blodprøver blev indsamlet fra hændelse colorectal, bryst og prostata kræfttilfælde efter deres diagnose, samt en stikprøve på kohorte medlemmer til at tjene som kontrol fra 1996 gennem 2001, og fremadrettet fra alle villige overlevende deltagere fra 2002 til 2007. Informeret samtykke blev opnået ved blod uafgjort. Blandt de CRC tilfælde anvendes i denne analyse, 70,4% havde deres blod trukket efter diagnose og 29,6% før diagnosen. Kontrolpersoner var mænd og kvinder er udvalgt til at tjene som matchede kontroller for indlejrede case-kontrol studier af kolorektal, bryst- og prostatakræft. De blev også udvalgt til at ikke have udviklet CRC før kohorte post eller under opfølgning af 9. december 2010. Denne nested case-control studie bestod af 2.453 CRC tilfælde og 11,930 kontroller.

Denne undersøgelse blev godkendt af den institutionelle gennemgang bord på forebyggelse Institute of California Cancer.

mtSNP udvælgelse og genotype

Vi indvindes mtSNP information fra offentligt deponeret mtDNA sekventering data (PhyloTree mtDNA bygge 8, den 21. marts, 2010) for 3.674 personer omfatter 599, 1401, 1118 og 556 emner af afrikanske, europæiske, asiatiske og Latino herkomst, hhv. Desuden har vi sekventeret den mtDNA af 160 Native hawaiianerne hjælp af Affymetrix resekventering array og identificeret 241 mtSNPs (MAF 2%) i denne population med en tæthed på 1 mtSNP pr 64 basepar med en gennemsnitlig takst på 90,6% [25 ]. I alt 863 mtSNPs blev udvalgt, herunder 160 mtSNPs identificeret fra sekventering data og alle missense mtSNPs (n = 230), og dem tidligere i forbindelse med kræft (n = 37).

genotypebestemmelse af mtDNA blev udført i tre faser ved hjælp af Sequenom MassArray platform (Sequenom, San Diego). I fase I, blev kvantitativ allelotyping udført på DNA-puljer fra 75 prøver, for at muliggøre en hurtig og billig screening af hele listen over 863 formodede mtSNPs. Allelotyping giver en kvantitativ beregning af allel frekvens i en blanding af DNA [26] med det formål at fase I at fjerne disse mtSNPs med et ikke målbart mindre allel frekvens (MAF). I alt 240 mtSNPs blev elimineret i fase I. I fase II, 619 af de resterende 623 mtSNPs blev genotype i et multietnisk panel af 376 forsøgspersoner ved hjælp af Sequenom IPLEX platform, der giver robuste MAFs af disse mtSNPs på tværs af alle fem store etniske grupper. Af de 619 mtSNPs genotypede blev 186 mtSNPs identificeret at have MAF større end 0,02. I fase III, blev disse 186 mtSNPs genotypebestemmes i vores nested CRC case-kontrol undersøgelse af 2.498 tilfælde og 12.070 kontroller, ved hjælp af Sequenom IPLEX platformen. I alt 185 mtSNPs bestået vores kontrol kvalitetskriterier på 95% takst og MAF tærskel 0,001. Stratificering på rapporterede maternel race /etnicitet, 175, 168, 165, og 102 mtSNPs havde en MAF 0,001 i afroamerikanere, europæiske amerikanere, latinoer og asiatiske amerikanere henholdsvis; og 50 mtSNPs havde en MAF 0,005 i Native hawaiianerne (ved hjælp af en mindre streng grænse på grund af mindre stikprøvestørrelse) (S1 tabel). I alt 2.453 CRC tilfælde og 11,930 kontroller lykkedes genotypet med en opfordring sats 95%. Den gennemsnitlige individuelle opkald sats var 99,6% og den gennemsnitlige konkordans sats for 8% replikerede prøver var 99,7%.

Statistisk analyse

For at vurdere den samlede virkning af alle mtDNA varianter varianter i OXPHOS pathway, komplekser, og gener, brugte vi sekvensen kerne foreningen test (SKAT_commonrare) [27-29]. Den SKAT_commonrare test er en omnibus procedure giver mulighed for både sjældne og almindelige varianter til at bidrage til den samlede teststørrelse [29]. For at estimere haplogruppe, brugte vi HaploGrep software (https://www.haplogrep.uibk.ac.at) baseret på Phylotree bygge 16 [30, 31] og kategoriseret individer baseret på de store haplogruppe. Vi har udført ubetinget logistisk regression til at undersøge sammenhængen mellem de store haplogruppe og CRC risiko, ved hjælp af den mest almindelige haplogroup som reference kategori. For at teste for enkelt mtSNP foreninger med CRC risiko, vi også gennemført ubetinget logistisk regression estimering p-værdier ved hjælp af en 1-grad-of-frihed Wald test. Den samlede analyse blev korrigeret for alder, køn, selvrapporteret maternel race /etnicitet, og de første fem hovedkomponenter af global afstamning. Vigtigste komponenter genetisk afstamning blev estimeret fra genotypedata for et panel af 128 afstamning informative markører genotypebestemmes i MEC [32, 33]. Tidligere arbejde i det multietniske Kohorte har vist, at beskeden befolkning lagdeling inden simulerede indlejrede case-control studier blev let korrigeret for ved at justere til race /etnisk oprindelse eller de øverste hovedkomponenterne i herkomst [34]. Yderligere justering for arvelig kolorektal cancer, indtag af fiber, calcium, folat, alkohol, energisk fysisk aktivitet og rygning ikke især ændre resultater. Således blev disse kovariater ikke inkluderet i vores endelige multivariate modeller. Desuden har vi også testet alle disse foreninger lagdeling på selvrapporteret maternel race /etnicitet og anatomiske underordnede websted. Alle statistiske tests præsenteres er tosidet. En falsk opdagelse sats (FDR) blev anslået til at tage fat p-værdi inflation som følge af gentagen afprøvning hypotese og aq værdi. 0,1 blev anvendt til at bestemme statistisk signifikans

Single mtSNP analyser blev udført ved hjælp af Plink software (version 1.9) . mtSNP-sæt baserede analyser blev udført ved hjælp af SKAT pakken i R (version 3.0.3). Den mitokondrie sol plot (figur 1) blev trukket ved hjælp ggplot2 pakke i R.

Fra ydersiden til indersiden, de tre grå cirkler svarer til P-værdi på 10

-3, 10

-2and 10

-1. Den blågrøn cirkel repræsenterer en p-værdi på 0,05. Hver prik repræsenterer mtSNP association med CRC farvekodede efter mitokondrie-gen. Størrelsen af ​​hver prik repræsenterer korrelation (R2) mellem mt4917 og andre mtSNPs blandt europæiske amerikanere.

Resultater

Undersøgelse Egenskaber

Undersøgelse karakteristika 14.383 studiet fag (2.453 CRC tilfælde 11,930 kontroller) er præsenteret i tabel 1. tyktarms sager var ældre og havde en højere andel af mænd end kontroller. Fordelingen af ​​selvrapporteret maternel race /etnicitet inkluderet asiatiske amerikanere (28,69%), afroamerikanere (24,35%), europæiske amerikanere (21,42%), Latinoer (20,45%) og Native hawaiianerne (4,90%). Sager var mere tilbøjelige til at rapportere en familie historie af kolorektal cancer, en historie af polypper, og en historie af diabetes end kontroller. Ca. 76% af tilfældene fandt sted i tyktarmen og 50% af tilfældene blev lokaliseret stadium.

Mitochondriel Genome, Pathway, og Gene Foreninger

En global test af alle 168 mtSNPs i mitokondrie-genom (MAF 0,001) viste en signifikant sammenhæng med CRC risiko i selvrapporteret maternal europæiske amerikanere (P = 0,04; tabel 2), mens der ikke foreninger blev set i andre maternelle racemæssige /etniske grupper eller i hele prøven (S2 Tabel). For europæiske amerikanere, når begrænser mtSNP-sæt til OXPHOS pathway, der består af 133 mtSNPs, foreningen med CRC risiko havde en P = 0,029 (q = 0,054 tabel 2). Inden for OXPHOS pathway, komplekse I (80 mtSNPs; P = 0,025; q = 0,081) og komplekse III (15mtSNPs; P = 0,027; q = 0,081) var forbundet med CRC risiko. For yderligere at undersøge den komplekse I foreningen, vi gennemført en analyse med fokus på missense og ikke-missense mtSNPs separat. Kollektivt, både missense (22 mtSNPs, P = 0,024) og ikke-missense mtSNPs (58 mtSNPs, P = 0,04) i Complex jeg var forbundet med CRC risiko på P. 0,05 (S3 Table)

af de tretten generne og rRNA og tRNA-underenheder i mitokondrie-genomet blev fire gener forbundet med CRC med en P-værdi 0.05: mitokondrier kodet NADH dehydrogenase 2 (

MT-ND2

) (P = 1,0x 10

-3) og mitokondrier kodet NADH dehydrogenase 4 (

MT-ND4

) (P = 0,015) i kompleks i; mitokondrier kodede cytochrom b (

MT-CYB

) (P = 0,027) i kompleks III; og mitokondrier kodede ATP syntase 8 (

MT-ATP8

) (P = 0,036) i kompleks V.

MT-ND2

gen forblev signifikant associeret med CRC efter flere korrektion (q = 0,015; tabel 2). Både missense og ikke-missense mtSNPs i

MT-ND2

var forbundet med CRC risiko på P 0,05 (2 mtSNPs Pmissense = 0,008, 12 mtSNPs Pnon-missense = 0,006; S3 tabel). I en stratificeret analyse af anatomisk subsite (S4 Table), en stærkere forening for

MT

–

ND2

blev set i kolon tumorer (P = 7.0×10

-4), og ingen sammenhæng blev set i rektale tumorer (P = 0,79)

mtSNP Foreninger

Samlet set 14 af 185 mtSNPs var forbundet med CRC på P. 0,05 i den samlede studiepopulation (S5 tabel). I stratificeret analyse af moderens race /etnicitet, blev 7 af 154 mtSNPs, 4 af 97 mtSNPs, 18 af 147 mtSNPs, og 22 af 156 mtSNPs forbundet med CRC risiko i afrikanske amerikanere, asiatiske amerikanere, europæiske amerikanere og latinoer, henholdsvis P 95% CI: 1,16-2,01; P = 0,0029, q = 0,308). Den mindre allel mt4917 (G) varierer betydeligt på tværs af de fem maternelle racemæssige /etniske grupper. Konkret mt4917 var almindelig i europæiske amerikanere (MAF = 0,10), sjælden i African American (MAF = 0,005), Latinoer (MAF = 0,006), og var monomorf i asiatiske amerikanere og indfødte hawaiianerne. I de europæiske amerikanere, tre mtSNPs i genet

MT-ND2

blev nominelt forbundet med CRC risiko ved P 0,05 (tabel 3). Den stærkeste association blev observeret med mt4917 (OR = 1,55; 95% CI: 1,15-2,10; P = 0,004, q = 0,16). Fig 1 viser mitokondrie sol plot (givet den cirkulære karakter af mtDNA) af mtSNP foreninger med CRC risiko blandt europæiske amerikanere og sammenhængen mellem mtSNPs med mt4917. Der var en høj korrelation mellem mt4917 (r

2 0,75) og de syv andre mtSNPs tværs af mitokondrie-genomet

haplogroup Foreninger

haplogroup T var almindeligt i europæisk. herkomst befolkninger, der forekommer med en frekvens på 9,6% i kontroller og fraværende i de andre racemæssige /etniske grupper, var signifikant forbundet med CRC risiko i europæiske amerikanere (OR = 1,66, 95% CI: 1,19-2,33, P = 0,003, Pcorrection = 0,015, tabel 4). Haplogroup L var forbundet med CRC risiko (OR = 1,54, 95% CI: 1,02-2,31, P = 0,039, Pcorrection = 0,20) i Latinoer (4,8% i kontroller). Ingen klare associationer til haplogruppe blev observeret blandt de resterende racemæssige /etniske grupper (S6 tabel).

Diskussion

I denne undersøgelse af 14,383 CRC sager og kontroller, vi grundigt undersøgt bidrag af den mitokondriske genom til CRC risiko. Så vidt vi ved, er dette den første undersøgelse med systematisk at evaluere det mitokondrielle genom og dets pathway, gensæt, og haplogruppe i relation til CRC tværs af flere maternelle race /etniske grupper. Pathway analyser viste, at mitokondrie genom og den oxidative fosforylering pathway spille en suggestiv rolle i CRC risiko blandt de europæiske amerikanere. Desuden er en sammenhæng mellem

MT-ND2

gen og CRC risiko blev observeret blandt europæiske amerikanere med stærkere forening ses i kolon tumorer. Haplogroup T blev fundet at være forbundet med CRC risiko blandt europæiske amerikanere uafhængig af den globale afstamning.

Vores analyse af hele mitokondrie-genomet viste tegn på en forening med CRC risiko i europæiske amerikanere (P = 0,04), i som OXPHOS pathway kan spille en vigtig rolle (P = 0,029; q = 0,054). Et biprodukt af OXPHOS er produktion af reaktive oxygenarter (ROS), som kan generere frie radikaler og er involveret i mange cellulære processer, herunder apoptose, inflammation og oxidativt stress, som kan medvirke til aldring, degenerative sygdomme og cancer [15, 35]. Vores gen analyse yderligere foreslået, at

MT-ND2

, et medlem af OXPHOS sti, der koder for underenheden af ​​

NADH

, er forbundet med CRC risiko i europæiske amerikanere (P = 0,001; q = 0,015). En nylig undersøgelse rapporteret over ekspression af

MT-ND2

i CRC tumorer vs. normalt væv, som blev korreleret med lavere methylering af mtDNA D-loop og også signifikant associeret med stadium af sygdommen [36]. Disse resultater støtter den rolle,

MT-ND2

i CRC udvikling.

Fordelingen af ​​haplogruppe i MEC var i overensstemmelse med tidligere offentliggjorte data om amerikanske populationsbaserede prøver [37]. Hyppigheden af ​​haplogroup T blandt vores europæiske amerikanske kontrolpersoner (9,57%) er i overensstemmelse med Mitomap databasen (varians mellem 8% -11% fra vest til øst europæere) [38] og ikke-spansktalende hvide i nationale sundhed og ernæring Undersøgelse Undersøgelser (NHANES) (9,6%) [37]. To studier har rapporteret om associationer mellem mtDNA haplogruppe og CRC risiko blandt kinesiske og skotske befolkning [18, 21], mens en sammenhæng mellem haplogroup B4 og CRC risiko blev rapporteret i et koreansk befolkning [23]. Vi identificerede en sammenhæng mellem haplogroup T og CRC risiko i de europæiske amerikanere uafhængig af global afstamning. Haplogroup T er defineret ved ni polymorfier [30, 39], herunder fem RNA varianter (G709A, G1888A, T8697A, T10463C, G15928A), tre synonym (G13368A, G14905A, A15607G), og en ikke synonyme (A4917G) polymorfier. Den mtSNP A4917G er den diagnostiske mtSNP for haplogroup T og et højt konserveret polymorfi i

MT-ND2

gen [22, 30, 39]. Manglen på en forening med haplogroup T i den skotske undersøgelse [18] kan skyldes brugen af ​​forskellige mtSNPs at definere haplogroup T (T4217, G10399A og A12309G). Ruiz-Pesini et al. [22] hypotese, at mt4917 er blevet tilbageholdt af adaptiv udvælgelse og menes at spille en vigtig rolle i den menneskelige migration ud af Afrika i koldere klimaer, med kun

MT-ND2

afstamning omskoles i haplogroup T på grund af valget tryk [22]. Dette kan forklare den højere frekvens af mt4917 i europæiske amerikanere og dens relative fravær i afroamerikanere, latinoer, asiatiske amerikanere og indfødte hawaiianerne.

Den skotske undersøgelse fandt ingen sammenhæng mellem 132 mtSNPs og overordnede CRC risiko, endnu foreslået varianten A5657G i

tRNA

(MAF = 0,01) var forbundet med kolon tumorer (P = 0,002) [18]. Mens vi ikke genotype denne mtSNP, som er placeret tæt på

MT-ND2

gen (145 basepar afstand), gjorde vi observere en sammenhæng mellem

MT-ND2

gen og tyktarm tumorer (P = 7.0×10

-4), som kan understøtte den rapporterede foreningen. I betragtning af det brede spektrum af risikofaktorer alleler af sjældne, lavfrekvente og fælles genetiske varianter i mitokondrie-genom, er vores undersøgelse styrkes ved hjælp af SKAT fælles /sjældne tilgang til kollektivt teste flere risikofaktorer alleler, der kan have beskedne virkninger [27, 28] . Denne fremgangsmåde har forbedret effekt sammenlignet med enkelt SNP test i nærværelse af korrelation mellem SNP’er og overvinder begrænsningen af ​​tidligere metoder, der upweight sjældne varianter [29, 40]. Ved hjælp af denne metode, var vi i stand til at fange den rolle,

MT-ND2

gen og CRC risiko. Derudover vores undersøgelse styrker omfatter undersøgelsen af ​​flere racemæssige /etniske befolkningsgrupper, undersøgelsen af ​​mtSNPs baseret på sekventering data for alle fem befolkningsgrupper, og en omfattende evaluering af mitokondrie-genomet og CRC risiko. Begrænsninger af denne undersøgelse omfatter den beskedne stikprøve størrelse for hver population til at opdage svage genetiske virkninger, især blandt indfødte hawaiianerne. For en mtSNP med MAF = 0,10 og alpha = 0,05, vores undersøgelse har 80% magt til at opdage et minimum OR på 1,40 i afrikanske amerikanere, OR = 1,32 for japanske amerikanere, OR = 1,38 for Latinoer, OR = 1,40 for de europæiske amerikanere, og OR = 1,80 for Native stenplatforme. Desuden er der en mulighed for falsk positive resultater på grund af antallet af testet som vores resultater ikke opfylder en stringent Bonferroni korrektion hypotese.

Sammenfattende vores undersøgelse tyder på, at variation i mitochondriegenom kan spille en rolle i CRC risiko blandt de europæiske amerikanere. Resultaterne af sammenhængen mellem genetiske varianter i

MT-ND2

haplogroup T med CRC risiko berettiger replikation i andre europæiske amerikanske befolkninger. Fremtidige undersøgelser bør undersøge ekspressionen af ​​

MT-ND2

i kolorektal tumor og teste mitokondrielle gener kodet af både nukleare og mitokondrie genomer til fuldt ud at undersøge deres bidrag til CRC risiko.

Støtte Information

S1 Table. 185 mtSNPs testet i 2.453 kolorektal kræfttilfælde og 11,930 kontroller

doi:. 10,1371 /journal.pone.0136796.s001

(XLSX)

S2 tabel. Associering mellem mitokondrie-genom, veje, gener og CRC risiko ved selvrapporteret maternel race /etnicitet og samlet

doi:. 10,1371 /journal.pone.0136796.s002

(XLSX)

S3 Table. mtDNA komplekse og gen baserede modeller af CRC risiko i de europæiske amerikanere

doi:. 10,1371 /journal.pone.0136796.s003

(XLSX)

S4 Table. Associering mellem mitokondrie-genom, veje, gener og tyktarm og endetarmskræft i europæiske amerikanere

doi:. 10,1371 /journal.pone.0136796.s004

(XLSX)

S5 Table. Association mellem 185 mtSNPs og CRC risiko overordnede og ved selvrapporteret maternel race /etnisk oprindelse

doi:. 10,1371 /journal.pone.0136796.s005

(XLSX)

S6 Table. Association mellem mitokondrie haplogruppe og kolorektal cancer risiko ved selvrapporteret maternel race /etnisk oprindelse og samlet

doi:. 10,1371 /journal.pone.0136796.s006

(XLSX)

Tak

Vi takker Dr. Vanessa Oliveira for at give Perl script til mtDNA haplogroup kald; Dr. Yonghu Sun for at levere det tilpassede R script til mitokondrie sol plot. Vi takker også deltagerne i det multietniske Kohorte, som har bidraget til en bedre forståelse af livsstil og genetiske bidrag til kolorektal cancer.

Web ressourcer

De webadresser for data præsenteret heri er som følger :

Plink pakke (version v1.07) er udviklet af Shaun Purcell ved center for humangenetisk forskning (CHGR), Massachusetts General Hospital (MGH), og de overordnede Institute of Harvard MIT. https://pngu.mgh.harvard.edu/purcell/plink/

R-pakke (version 3.0.3 R Core Team (2014) R:.. Et sprog og miljø til statistisk databehandling R Foundation for. Statistisk Computing, Wien, Østrig. https://www.R-project.org/

ggplot2 er en R-pakke, blev brugt til mito sol plot. https://github.com/hadley/ggplot2/wiki

HaploGrep (version 2.0 Beta) er et samarbejde mellem afdelingen for genetisk epidemiologi ved Medical University Innsbruck og Institut for Database og Information Systems-Institut for Datalogi ved universitetet i Innsbruck http:. //www.haplogrep.uibk.ac.at

MITOMAP:. En menneskelige Mitochondriel Genome Database https://www.mitomap.org, 2008.Phylotree (Build 16) van Ovn M, Kayser M. 2009. Opdateret omfattende fylogenetiske træ af den globale menneskelige mitokondrie-DNA variation. https://www.phylotree.org