Literatura multihistológica de alta puntuación sobre cáncer de endometrio 1 Características histológicas de las proteínas
Unidad editorial: Baylor College of Medicine, Houston, Texas, etc.
El cáncer de endometrio es un tumor maligno que se origina en el endometrio. El 13 de febrero de 2020, la revista Cell publicó un informe de investigación multigrupo a gran escala sobre el cáncer de endometrio, que describe las características de 95 casos de cáncer de endometrio, incluidos 83 casos de tumores endometrioides y 12 casos de tumores serosos. 49 casos de tejido normal. Los investigadores secuenciaron todo el exoma, el genoma completo, el transcriptoma completo y el miARN de cada tumor y muestra normal y analizaron la metilación del ADN para cuantificar los niveles relativos de proteínas y sitios PTM en las muestras.
Los tumores se dividen en cuatro subtipos genómicos: POLE, un subtipo hipermutado raro con histología endometrioide y pronóstico favorable; inestabilidad de microsatélites (MSI), un subtipo endometrioide mutado hipermutado (CNV), que incluye la mayoría; otros casos de endometriosis; la CNV alta incluye todos los tumores endometrioides serosos y más agresivos. La cohorte incluyó 7 polos, 25 MSI, 43 tumores con NVC baja y 20 tumores con NVC alta. Los niveles de proteínas y PTM varían entre los subtipos genómicos.
El equipo informó que aproximadamente el 61 % de todas las mutaciones somáticas se encontraron en tumores de 7 polos, y los tumores MSI albergaban el 88 % de todos los InDel en esta cohorte. Además, identificaron INPPL1, KMT2B y JAK1 como genes putativos significativamente mutados (SMG) en los subtipos de MSI. En un análisis separado, el equipo examinó las mutaciones de TP53 y las encontró en 23 tumores de la cohorte, incluidos todos los cánceres serosos. En lugar de agrupar todos los tumores mutantes TP53 y buscar un único fenotipo molecular, los separamos por tipo de mutación y ubicación e identificamos una serie de firmas proteómicas y fosfoproteómicas.
El equipo también comparó los cambios de proteínas y transcriptomas entre subtipos de cáncer. Calificaron cada muestra basándose en las fosfoproteínas marcadas con respuesta al daño del ADN (DDR) y descubrieron que las muestras con alto contenido de DDR estaban enriquecidas en tumores serosos y, por lo tanto, en subtipos con alto contenido de CNV. Los tumores endometrioides surgen de subgrupos genómicos altos de CNV, POLE y MSI. Esto sugiere que la señalización activa del daño del ADN es en gran medida independiente del subtipo genómico.
Los autores enfatizan que las mediciones cuantitativas integrales de proteínas, fosforilación y acetilación que combinan mediciones genómicas y transcriptómicas no solo brindan conocimientos novedosos sobre los procesos biológicos fundamentales relacionados con la carcinogénesis, sino que también brindan nuevos conocimientos sobre el desarrollo del cáncer de endometrio. Los tratamientos potenciales ofrecen pistas interesantes.
Noventa y cinco casos de cáncer de endometrio tenían características histológicas proteicas, incluidos 83 casos de carcinoma endometrioide y 12 casos de tumores serosos. Este análisis revela posibles nuevas consecuencias de las alteraciones en las vías de p53 y Wnt/β-catenina, identifica un papel potencial de los circRNA en la transición epitelial a mesenquimatosa y proporciona nuevos conocimientos sobre los marcadores proteómicos para subpoblaciones de tumores clínicos y genómicos, incluida la información. vías conocidas relacionadas con las drogas. Amplios estudios de acetilación de todo el genoma han arrojado conocimientos profundos sobre los mecanismos reguladores de la señalización Wnt y la acetilación de histonas. El estudio también caracterizó varios aspectos del estado inmunológico del tumor, incluidos cambios en la inmunogenicidad, neoantígenos, antígenos comunes de cáncer/testículo y el microambiente inmunológico, que pueden informar las decisiones de inmunoterapia.
La proteómica proporciona nuevos conocimientos sobre la transducción de señales en el cáncer de endometrio.
Los estudios sobre grupos de peracetilación y grupos de fosfoproteínas han descubierto nuevos mecanismos reguladores;
QKI, circRNA y miRNA forman un circuito de retroalimentación potencial para promover la EMT;
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Los defectos en la presentación del antígeno pueden hacer que los tumores MSI sean resistentes al bloqueo de los puntos de control.
Entre los 95 casos de tumores de cáncer de endometrio (83 casos de tumores endometrioides y 12 casos de tumores serosos), 7 casos fueron cáncer extremo, 25 casos fueron MSI y 43 casos fueron CNV baja. CNV alto. Los niveles de proteína y PTM difieren entre los subtipos genómicos. Los niveles relativos de fosforilación de las proteínas del ciclo celular son más bajos en el subtipo de CNV bajo y la fosforilación se asocia con un aumento en el transporte celular y las proteínas metabólicas. Las isoformas altas de CNV mejoraron la fosforilación de proteínas involucradas en la señalización ATM. Los subtipos Pole, MSI y CNV alto generalmente inhiben la reparación de desajustes.
Las muestras serosas tuvieron la mayor biogénesis de ribosomas regulada positivamente, lo que se asoció con un mal pronóstico en el cáncer.
Aproximadamente el 61% de todas las mutaciones somáticas se producen en tumores de 7 polos. El análisis de microsatélites InDel identificó una tasa de mutación más alta en genes significativamente mutados (SMG) en este subtipo, que portaba el 88 % de todos los InDel en la cohorte de tumores MSI. Todas las mutaciones de cambio de marco de JAK1 se produjeron en muestras de MSI y se originaron a partir de indeles de microsatélites, que se asociaron con un alto grado de tumor en muestras de MSI y promovieron la evasión inmune.
En la primera parte, todas las características de la muestra se resumen a través de la correlación multiómica general. A continuación, se pone más énfasis en la correlación local de 2-3 ómicas y se explican algunas características detalladas a nivel molecular o de vía específico.
A partir de genes significativamente mutados (SMG), se discutió el impacto en el proteoma (centrándose en la relación entre las mutaciones y la expresión de proteínas) y el fosfoproteoma (centrándose en la relación entre las mutaciones y la actividad de las proteínas). En tumores con mutaciones de TP53 se observan niveles elevados de p53 y de otras proteínas en la vía de p53, como CDK1 y CHEK1. Los niveles de ARID1A, MAP3K4, KMT2D e INPPL1 fosforilados en cis disminuyeron, pero los niveles de β-catenina fosforilada y p53 aumentaron. Las mutaciones truncadas dieron como resultado niveles reducidos de proteínas de ARID1A, INPPL1, JAK1, PTEN y RBM27. Los efectos de las mutaciones sobre los niveles de proteínas en la cohorte generalmente se correlacionaron con los niveles de fosfoproteínas, sin diferencias en los niveles de ARN combinados que sugieran una fuerte modulación relacionada con la traducción y la estabilidad de las proteínas.
La caracterización de acetilasas en tejidos cancerosos de pacientes es limitada, y en tumores de cáncer de endometrio se observó un enriquecimiento de proteínas acetiladas implicadas en el empalme, el transporte de ARN, la síntesis y degradación de proteínas y las vías metabólicas. Los patrones de acetilación de histonas son en gran medida heterogéneos, pero no están fuertemente asociados con subtipos genómicos discretos o características clínicas. Los niveles de proteína BRD3 se correlacionan positivamente con varios sitios de acetilación N-terminal de H2B, lo que sugiere que BRD3 puede unirse al residuo acetilo N-terminal de H2B para prevenir la desacetilación. La correlación negativa entre IRT1 y SIRT3 y la acetilación de H3 sugiere que estas histonas desacetilasas pueden regular los niveles de acetilación de H3K27 y K36.
Para evaluar cómo las mutaciones afectan la acetilación de histonas, se enfatizó la importancia de los mecanismos impulsados por la acetilación en la señalización Wnt. Los niveles de proteína de BRD3 y SIRT1 aumentaron en los mutantes térmicos CTNNB1, y la expresión genética de varios genes de la vía Wnt aumentó en muestras con altos niveles de acetilación de H2B.
La desacetilación de FOXA2-K274 reduce la estabilidad de FOXA2. El aumento de la acetilación de FOXA2 en isoformas con bajo CNV puede indicar una mayor estabilidad y actividad de esta proteína, lo que puede promover la proliferación de cánceres de endometrio con bajo CNV.
Esta parte es un análisis de correlación local de acetilación y variación genómica. Los resultados resaltan la heterogeneidad de los grupos acetilo en el cáncer de endometrio y el impacto potencial de genes significativamente mutados (SMG) en los niveles de acetilación de histonas, posiblemente a través de interacciones con la vía de señalización Wnt, las proteínas BRD y las proteínas metiladas. Impacto integral en la biología tumoral. También se identificó la regulación positiva específica del tumor de los factores de alargamiento de la traducción y la regulación positiva de los niveles de acetilación en las proteínas metiltransferasas, así como un papel potencial de FOXA2 en subtipos de CNV más agresivos.
El análisis de metilación del ADN muestra una mayor metilación de la isla CpG en tumores MSI, lo que conduce a la inhibición de las vías de reparación del ADN. El análisis exhaustivo de los cambios en el número de copias somáticas (SCNA) a través de datos transcriptómicos y proteómicos mostró que en los tumores con CNV alta, los SCNA de acción trans más fuertes se concentraban en los cromosomas 1q, 3q, 4q y 20q. La amplificación de 1q está relacionada con la inhibición de la vía p53. Las proteínas relacionadas positivamente con la amplificación de 3q incluyen las proteínas de replicación del ADN y del ciclo celular. Las vías más afectadas por la deleción de 4q incluyen el citoesqueleto y el ensamblaje ciliar. Combinado con la modificación de la metilación del ADN, se dilucida el aparente silenciamiento de las vías de reparación del ADN. La combinación de variación del número de copias y perfiles de expresión explica el desequilibrio entre las eliminaciones o amplificaciones y la expresión.
También se analiza un pequeño subconjunto de circRNA basados en el mecanismo de ceRNA. El nivel de proteína del regulador de circRNA QKI está regulado positivamente durante la EMT y puede promover la EMT regulando cientos de objetivos de empalme alternativos.
Dado que el circRNA puede actuar como una esponja de miRNA para regular la actividad de los miRNA, los autores predijeron los sitios de unión de miRNA en el circRNA que están relacionados con los niveles de QKI y descubrieron que QKI puede bloquear la actividad de estos miRNA, lo que sugiere un mecanismo que promueve la EMT en el ADN. reparar.
El objetivo final de los conjuntos de datos ómicos a gran escala es encontrar moléculas clave que distingan claramente los subtipos de enfermedades. Para facilitar el diagnóstico precoz e identificar posibles dianas terapéuticas, es importante identificar marcadores de subtipo molecular. Los autores buscaron marcadores combinando niveles de variación genómica, transcripción, proteínas y modificación epigenética. Teniendo en cuenta que el objetivo del fármaco es principalmente la interacción de proteínas, el foco es la modificación de la fosforilación de proteínas. Debido a que los pacientes con tumores con NVC alta tienen un pronóstico particularmente malo independientemente de la histología, nos centramos en descubrir proteínas hiperactivas para desarrollar nuevos agentes quimioterapéuticos. Según las actividades de las quinasas inferidas a partir de datos de proteínas, muchos medicamentos aprobados por la FDA pueden atacar varias quinasas activadas en tumores endometrioides con alto CNV.
La combinación de mediciones cuantitativas integrales de proteínas, fosforilación y acetilación con mediciones genómicas y transcriptómicas proporciona nuevos conocimientos no solo sobre los procesos biológicos fundamentales asociados con la carcinogénesis sino también sobre el endometrio. Los nuevos tratamientos para el cáncer ofrecen pistas fascinantes. Este estudio presenta de manera integral el sistema molecular del cáncer de endometrio desde los niveles genómico, transcriptómico y proteómico. Confirma la expresión a nivel de proteína de eventos predichos descritos previamente a nivel genómico y transcriptómico y demuestra que diferentes subtipos de cáncer de endometrio pueden distinguirse de manera confiable por sus niveles de proteína y los patrones de modificación postraduccional posteriores. Aunque los resultados presentados aquí son principalmente observacionales, proporcionan la base para varias hipótesis de relevancia clínica que la comunidad científica puede explorar más a fondo.