Abstract

SWI /SNF é um cromatina complexa remodelação multi-subunidade que utiliza a energia da hidrólise do ATP para reposicionar nucleossomos, modulando assim a expressão do gene. Evidências sugerem que as funções de SWI /SNF como um supressor do tumor em alguns tipos de câncer. No entanto, o espectro de mutações SWI /SNF através cancros humanos não foi investigado sistematicamente. Aqui, nós extraído de dados de sequenciamento de todo o exome a partir de 24 estudos publicados representativas de 669 casos de 18 diagnósticos neoplásicas. mutações SWI /SNF foram generalizados em diversos cancros humanos, com um excesso de mutações deletérias e uma frequência global aproximando

TP53

mutação. Mutações ocorreram mais comumente na

SMARCA4

subunidade enzimática, e em subunidades que se pensa conferirem especificidade funcional (

ARID1A

,

ARID1B

,

PBRM1

e

ARID2

). mutações SWI /SNF não eram mutuamente exclusivas de outros genes do cancro mutantes, incluindo

TP53

e

EZH2

(ambos previamente ligado ao SWI /SNF). Nossas descobertas implicam SWI /SNF como um importante, mas pouco reconhecido supressor de tumor em diversos cancros humanos, e fornecer um recurso fundamental para orientar futuras investigações

Citation:. Shain AH, Pollack JR (2013) The Spectrum de SWI /SNF mutações, omnipresentes em cancros humanos. PLoS ONE 8 (1): e55119. doi: 10.1371 /journal.pone.0055119

editor: Fatah Kashanchi, George Mason University, Estados Unidos da América

Recebido: 11 de setembro de 2012; Aceite: 19 de dezembro de 2012; Publicação: 23 de janeiro de 2013

Direitos de autor: © 2013 Shain, Pollack. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Licença Creative Commons Attribution, que permite uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original ea fonte sejam creditados

Financiamento:. Este estudo foi financiado em parte por concessões do NCI: R01CA112016 (JRP). A.H.S. foi apoiado por bolsas de estudo do NSF, programa de Stanford Graduate Fellowship, e um programa de Biologia do Câncer. Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta de dados e análise, decisão de publicar ou preparação do manuscrito

CONFLITO DE INTERESSES:.. Os autores declararam que não existem interesses conflitantes

Introdução

Switch /sacarose não fermentável (SWI /SNF) é um complexo cromatina remodelação originalmente identificado nas telas genéticas de levedura para a levedura de tipo de acasalamento de comutação e genes de fermentação de sacarose [1], [2]. Essas atividades aparentemente díspares sublinham o seu papel de grande alcance em diversos processos biológicos. SWI /SNF usa a energia da hidrólise do ATP para reposicionar nucleossomos, regulando assim o acesso ao DNA e modulando a transcrição e replicação do DNA /reparação [3].

O complexo SWI /SNF, conservada desde levedura para os seres humanos, é composto por 10-15 subunidades bioquimicamente-distintas (aqui revistos [3] – [5]). Nos seres humanos o complexo contém qualquer uma das duas subunidades enzimáticas ATPase mutuamente exclusivas, SMARCA2 (hBRM) ou SMARCA4 (BRG). Além disso, o complexo inclui qualquer um dos três subunidades mutuamente exclusivos que se pensa conferirem especificidade funcional: ARID1A (BAF250A), ARID1B (BAF250B), ou PBRM1 (BAF180). ARID1A e ARID1B são encontradas associadas com complexos “” (BAF BRG1- ou factores hBRM-associados), que contenham uma ou outra subunidade enzimática. PBRM1, juntamente com ARID2 (BAF200) e BRD7, é encontrado apenas em complexos “PBAF” (polybromo associada BAF), que contêm SMARCA4. Por último, existem vários “core” e subunidades “acessórias” (algumas mutuamente exclusivos) que estão associados com todas as versões do complexo: SMARCB1 (BAF47 /SNF5), SMARCC1 (BAF155), SMARCC2 (BAF170), SMARCE1 (BAF57), [SMARCD1 (BAF60A), SMARCD2 (BAF60B), ou SMARCD3 (BAF60C)], [PHF10 (BAF45A), DPF1 (BAF45B), ou DPF2 (BAF45D)]; DPF3 (BAF45C); e [ACTL6A (BAF53A) ou ACTL6B (BAF53B)]. Os vários conjuntos combinatória são pensados ​​para apoiar as actividades dependentes do contexto do complexo

Durante a última década, a evidência montou para indicar que SWI /SNF desempenha um papel supressor tumoral em câncer humano -. Cuidadosamente revistos em outros lugares [3 ] – [5]. O caso mais convincente foi a de

SMARCB1

(SNF5), que foi descoberto a ser homozigoticamente inativado em tumores quase todos rabdóides (a rara malignidade pediátrica) [6]. Estudos de acompanhamento revelou que

SMARCB1

knockout camundongos são propensos a tumores semelhantes [7]. Estudos posteriores relataram mutações que implicadas outras subunidades SWI /SNF, incluindo

SMARCB1

no cancro do pulmão [8], [9]. No entanto, apesar destes estudos, o papel de complexos SWI /SNF no câncer tinha desaparecido em grande parte subestimada por muitos anos.

Recentemente, com o advento das tecnologias rápidas e mais baratas de seqüenciamento de DNA, as pesquisas de todo o exome de cancros humanos têm revigorada esforços de descoberta de mutação. Vários desses estudos têm relatado recentemente componentes de SWI /SNF a ser mutado em alta frequência em tipos de câncer individuais, ganhando renovada excitação em torno SWI /SNF e câncer [10] – [16]. No entanto, estudos exome mais publicados têm-se centrado apenas no “top hits”, como os genes mais-altamente mutantes. Não houve nenhum esforço sistemático para definir a frequência e espectro de mutações subunidade SWI /SNF em todo cancros humanos. Assim, aqui nós relatamos o espectro mutacional de 20 genes canônicos subunidade SWI /SNF em 18 diagnósticos de câncer diferentes, desenho a partir de 24 estudos de sequenciamento de todo o exome representando 669 amostras de pacientes. A visão macroscópica resultante do complexo proporciona uma visão única para a genética e biologia do tumor de SWI /SNF.

Curiosamente, mutações em SWI /SNF estavam presentes em alta freqüência em muitos tipos de tumores diferentes (Fig. 1A). Os cancros com as maiores taxas de mutação de SWI /SNF eram carcinoma do ovário clara de células (75%), carcinoma de células claras de células renais (57%), carcinoma hepatocelular (40%), cancro gástrico (36%), melanoma (34%), e cancro do pâncreas (26%). Em todos os tipos de tumores, a frequência média de mutações SWI /SNF (19%) que se aproximou de

TP53

(26%;. Apresentados para comparação na Fig 1A)., O gene supressor de tumor único mais mutado

A. gráfico de barras mostra a frequência de mutações nonsynonymous em SWI /SNF (

direito

; contando mutações em qualquer um dos 20 genes de subunidades) e

TP53

(

esquerdo

) para cada um dos os 18 diagnósticos de tumores pesquisados. A frequência média dos 18 diagnósticos tumorais é indicada no vermelho. O pequeno número de amostras com mutações em duas subunidades SWI /SNF diferentes não foi contado duas vezes. B. A distribuição de freqüência por classe de mutação é indicado para genes de subunidades SWI /SNF (

direito

) e para todos os genes sequenciados-exome (

esquerdo

). Nota, a distribuição de classe de mutações SWI /SNF é significativamente desviada para mutações deletérias (

P

= 1,0 × 10

-18, teste do qui-quadrado). Consulte Métodos para obter uma descrição detalhada desses dados.

Resultados e Discussão

mutações SWI /SNF são comuns em diversos tipos de câncer

Para o levantamento do espectro de mutações SWI /SNF em cancros humanos, foram analisados ​​dados de 24 estudos integrais exome [10] – [13], [17] – [36] em conjunto que abrange 18 tipos de câncer diferentes (ver Métodos). Características seleccionadas das 24 estudos estão resumidos na Tabela 1. Informações mais detalhadas, incluindo características da plataforma de sequenciamento, a cobertura dobrável sequenciamento e frequências de mutação do genoma (por tipo de mutação e impacto previsto) são resumidos na Tabela S1. O estado mutacional dos 20 genes que codificam subunidades canônicos do humano SWI /SNF está detalhado na Tabela S2.

Dado o tamanho da “pegada” SWI /SNF genômica (que mede 20 genes), pode -se argumentar que SWI /SNF é propenso a mutações de passageiros que poderiam inflar a frequência mutacional do complexo. Para abordar esta preocupação, comparou-se a distribuição dos tipos de mutações em genes de subunidades de SWI /SNF ao de toda a exome (Fig. 1B). Nossa análise revelou uma inclinação notável de mutações em genes SWI /SNF, com um aumento significativo da fração de mutações previstos deletérios (frameshift, absurdo, rearranjo, emenda local e-missense danificar) em comparação com missense-benigna previsto e mutações sinônimas (

P

= 1,0 × 10

-18, teste do qui-quadrado). Este padrão sugere que mais observadas mutações SWI /SNF são alterações motorista prováveis.

Na verdade, ao invés de superestimar a freqüência de SWI /SNF inativação (devido a algum nível de mutações de passageiros), a análise de sequenciação provavelmente subestima o verdadeiro frequência de SWI /SNF inativação. Existe evidência de que deleções genômicas de DNA, rearranjos, e silenciamento epigenético fornecer mecanismos alternativos para inativar subunidades SWI /SNF [14], [37]. Além disso, o impacto das mutações sobre a expressão e função das proteínas não foi adequadamente exploradas. Apenas um dos estudos exome aqui analisados ​​também avaliou os níveis de proteína, encontrar

ARID1A

mutações associadas com a expressão ARID1A reduzida ou perdida (por imuno-histoquímica) no câncer gástrico [13] (e o mesmo tinha sido apresentados separadamente para clara de ovário carcinoma de células [15]). esforços sistemáticos para levantamento de todas, epigenéticos e proteína mudanças genéticas seriam necessárias para chegar à verdadeira frequência de alterações SWI /SNF.

mutações SWI /SNF em tipos específicos de câncer

Devido à sua alta frequência de mutação (36-75%; Fig. 1A), um papel supressor de tumor provável do complexo SWI /SNF tinha sido reconhecido pelos respectivos autores do estudo no carcinoma do ovário células claras, carcinoma de células renais de células claras, carcinoma hepatocelular, cancro gástrico e câncer pancreático [10] – [16]. No entanto, quase todos esses estudos destaque apenas uma única subunidade altamente mutante (por exemplo,

ARID1A

mutação no carcinoma de células claras de ovário), enquanto que a nossa análise também descobriu mutações menos frequentes de outras subunidades SWI /SNF naqueles mesmo tumor tipos (Tabela S2)

em particular, os dados de mutação, implicando um papel supressor tumoral de SWI /SNF (frequências de mutação 11-34%, Fig. 1A). também são convincentes para o melanoma, linfoma difuso de grandes células B (DLBCL), vários tipos de câncer mieloma, glioblastoma, e de cabeça e pescoço, mas não tinha sido apreciado. Nestes tipos de câncer, mutações SWI /SNF provavelmente passou despercebida, porque eles foram espalhados por vários subunidades SWI /SNF, nenhum por si só atingir um limiar crítico. Entre este grupo de cânceres, melanoma exibiu a mais alta taxa de mutação SWI /SNF.

Enquanto melanomas têm uma taxa inerentemente alta mutação de exposição aos raios UV, as mutações observadas aqui Características de mutações motorista supressores de tumor de exibição. Entre 29 casos sequenciadas [27] – [29], 17 mutações nonsynonymous atingiu

ARID1A

(n = 5),

SMARCA4

(n = 4),

ARID2

( n = 3),

SMARCB1

(n = 3),

SMARCA2

(n = 1), e

SMARCC1

(n = 1) (Tabela S2). Estes incluem uma mutação homozigótica no

ARID2 Comprar e três mutações alvo

SMARCB1

na mesma amostra do doente, por isso provável que afecta ambos os alelos. Além disso, os tipos de mutação incluído 5 mutações nonsense, 9 provavelmente prejudiciais mutações missense (como chamado por polyphen-2 [38]), 1 possivelmente prejudiciais à mutação missense e 2 Mutações benignas. Apenas um dos três estudos de melanoma [28] relatou sobre mutações sinônimas, onde havia 2 mutações sinônimas (um para cada

SMARCA4

e

SMARCC1

) em comparação com 7 mutações nonsynonymous (a nonsynonymous: rácio mutação sinônimos no exome melanoma foi de 1,9: 1). Dadas as mutações sinônimas, ea taxa relativamente alta mutação em melanoma, é provável que exista alguma taxa de mutação de passageiros fundo de SWI /SNF em melanoma. No entanto, a perda de heterozigosidade (LOH; implicada pela mutação homozigótica e múltiplas mutações no mesmo gene e de amostra), a inclinação mutação prejudicial, e a recorrência de mutações por várias subunidades em conjunto sugerem que muitos ou a maioria destas mutações são condutores.

Em 68 difundir linfomas de células B grandes [20] – [22], as mutações nonsynonymous alvo

ARID1B

(n = 4),

ARID1A

(n = 2) ,

PBRM1

(n = 2),

DPF2

(n = 2),

SMARCC2

(n = 1), e

SMARCD3

(n = 1). Essas mutações podem ser classificados nos seguintes tipos: absurdo (n = 3), desvio de enquadramento (n = 1), tala local (n = 1), provavelmente-danificar missense (n = 2), benigno-missense (n = 1 ), e mutações missense de significado indeterminado (n = 4). informações LOH não estava disponível a partir de dois estudos LDGCB. Um estudo [20] relatou sobre mutações sinônimas, e apenas 1 mutação sinónimo ocorreu em

ARID2

em comparação com 9 mutações nonsynonymous em todo vários outros genes de subunidades SWI /SNF. A alta freqüência de mutações, a recorrência dentro de genes, e a inclinação deletéria de mutações sugerem um papel supressor tumoral de SWI /SNF em DLBCL.

De 38 mielomas múltiplos que foram sequenciadas [30], seis tinham mutações em seis subunidades SWI /SNF diferentes, repartidos da seguinte forma: 2 rearranjos, 2 provavelmente prejudiciais mutações missense e 2 mutações benigna-missense. A frequência de mutações sinônimas e informações LOH não estava disponível a partir deste estudo. Assim, o caso de SWI /SNF como um supressor de tumor se baseia principalmente na frequência de mutações SWI /SNF. Notavelmente, a taxa de mutação de fundo não foi particularmente elevado para o mieloma múltiplo e, consequentemente, as mutações SWI /SNF é improvável que todos representam meros eventos de passageiros.

Em glioblastoma multiforme (GBM) [23], 4 de 22 amostras abrigavam mutações SWI /SNF. Uma amostra tinha duas mutações diferentes no mesmo gene (

ARID1A

) sugerindo mutações em greve ambos os alelos e fazer um forte argumento de que essas mutações são mutações driver.

SMARCA4

,

SMARCA2

, e

SMARCC2

cada um tinha uma única mutação missense provavelmente prejudiciais, embora

SMARCC2

também tinha uma mutação sinônimos. Maiores esforços de validação será necessário, mas o padrão mutacional geral é sugestivo de mutações driver no GBM.

cabeça e pescoço cancros tiveram um total de 12 mutações fora das 106 amostras sequenciadas em dois estudos [24], [ ,,,0],25]. A frequência de mutações em cânceres de cabeça e pescoço é relativamente alta devido à exposição ao tabaco em um subgrupo de pacientes. No entanto, os 12 mutações bater

ARID1A

,

ARID1B

,

PBRM1

,

ARID2,

SMARCA4

,

SMARCA2

, e

SMARCC2

pode ser dividido da seguinte forma: 3 absurdo, um frameshift, 4 missense provavelmente prejudiciais, 2 possivelmente prejudiciais missense e 2 mutações benignas-missense, representando uma inclinação no sentido de mutações deletérias em relação ao exome-wide estatísticas de mutação. Alguns genes foram recorrentemente mutado, incluindo

ARID1A

,

ARID1B,

SMARCA4

, e

PBRM1

. Informações sobre LOH e mutações sinônimas não estavam disponíveis a partir desses estudos

O meduloblastoma, cancro da mama e leucemia linfocítica crónica (LLC), todos apresentaram menor, mas provavelmente significativa as taxas de mutação SWI /SNF (4-10%;. Fig. 1A). No caso de meduloblastoma [26], houve uma mutação frameshift em

ARID1A Comprar e uma mutação missense possivelmente prejudiciais no

SMARCA4

. Para além das mutações a partir dos dados de sequenciação completa exome,

SMARCA4

foi encontrado mutado em 2 amostras adicionais a partir de uma coorte de validação associada com o mesmo estudo [26]. Além disso, três

ARID1A

mutações foram relatadas nos esforços de validação em separado [39].

Como para o cancro da mama [17], apenas uma única mutação missense prejudicial foi identificado em

ARID1B

. No entanto, o conjunto da amostra foi pequeno e não reflexivo de heterogeneidade cancro da mama conhecido (todas as 11 amostras do estudo foram câncer de mama triplo negativo, isto é negativo para receptor de estrogênio, receptor de progesterona e HER2); assim, as conclusões devem ser temperada. No entanto, outros relatórios identificaram

ARID1A

e

PBRM1

mutações no cancro da mama [39] – [42]., Sugerindo um papel supressor de tumor provável do complexo

o caso de CLL [18], [19], 4,5% de casos nutria mutações SWI /SNF. Apesar de relativamente baixo, esta frequência é provável significativa por várias razões. Primeiro, houve 196 casos de CLL seqüenciados entre os dois estudos, tornando este um dos tipos de câncer de maior powered incluídos nesta análise, e 8 destes casos tinham uma mutação em uma subunidade SWI /SNF. Duas mutações cada hit

ARID1A

e

BRD7

, sugerindo algum nível de reincidência no prazo de subunidades. Dos oito mutações no total, 1 era uma mutação nonsense, 5 foram provavelmente prejudiciais mutações missense e 2 foram previstos mutações benignas-missense, novamente sugerindo uma inclinação no sentido de danificar mutações (mutações sinônimas não foram relatados nestes dois estudos). Importante, a taxa de mutação para a LLC geral é relativamente baixa; o caso médio CLL tinha apenas 15 mutações, que corresponde a uma taxa de mutação de menos do que uma mutação /Mb de exome sequenciado. Além disso, a mais de um único gene mutado na LLC,

SF3B1

, foi mutado em si em apenas 15% dos casos. Assim, as observadas mutações SWI /SNF, embora incomum, é provável significativa.

Não SWI mutações /SNF foram identificados no câncer de cólon, mielodisplasia, oligodendroglioma, tumores neuroendócrinos do pâncreas, e cistos pancreáticos [17], [31 ],, 35, 36 [32] [] []. É interessante notar que essas neoplasias, com excepção do cancro do cólon, tendem a ser menos agressivo ou mesmo benigno. No entanto, é possível que as mutações de SWI /SNF ocorrem, mas não eram evidentes, porque os estudos foram sub-alimentado, ou porque os conjuntos de amostras foram parciais. A este respeito, os cancros do cólon sequenciados parecem todos ser estável microssatélite (com base nas baixas frequências de mutação globais), e, portanto, não é representativo de todos os subtipos de câncer de cólon. Curiosamente, mutações SWI /SNF em cânceres gástrico tendem a ocorrer em tumores microsatélites instáveis ​​(MSI) [13]. Na verdade, alvo resequencing de

ARID1A

em vários tipos de câncer sugere que ele é inativado em uma grande fracção de MSI casos de câncer de cólon [39]. Além disso,

SMARCC1

foi relatado para ser deficiente em uma linha de células de cancro do cólon simples [37]. Assim, a evidência geral sugere que SWI /SNF pode desempenhar um papel na tumorigénese cólon.

O estudo cisto no pâncreas [35] sequenciado oito amostras de cystadenomas serosa (CPEA), neoplasia mucinosa papilar intraductal (IPMNs), cística mucinoso neoplasias (RMs) e neoplasias pseudopapilar sólidos (SPN). IPMNs e MCNs são os únicos cistos com a capacidade de evoluir para adenocarcinoma franca; no entanto, não são as lesões canônicos pancreáticas neoplasia intra-epitelial (PanIN) que normalmente precedem adenocarcinoma pancreático ductal (PDAC) [43]. Em contraste com os dados exome, perda de expressão SMARCA4 ao nível da proteína tem sido relatada em um subconjunto de IPMNs [44]. É necessário mais trabalho para caracterizar a situação de SWI /SNF em lesões precursoras do câncer de pâncreas, e por isso importa o tempo de mutações SWI /SNF durante o desenvolvimento e progressão de outros cancros humanos.

Uma notável achado do nosso análise é a amplitude de tipos de tumor nos quais SWI /SNF está mutado – a partir de cérebro, para hematopoiética, para vários cancros epiteliais sólidos. Embora diferentes tipos de tumores apresentam diferentes frequências de mutação SWI /SNF e preferências de subunidades (discutido mais adiante), as mutações SWI /SNF no seu conjunto não se limitam a qualquer tecido de origem, histológico, ou subtipo molecular do câncer. Mecanicamente, isso levanta a possibilidade de que SWI /SNF poderia funcionar através de uma via tumor geral supressor (s) ao invés de qualquer via de linhagem específica.

mutações SWI /SNF preferencialmente alvo certas subunidades

As dados acima indicam que subunidades SWI /SNF são frequentemente mutado em cancros humanos. A seguir, perguntou se certas subunidades do complexo foram preferencialmente alvo. As subunidades complexas SWI /SNF pode ser atribuído a cerca de três grupos funcionalmente distintas – uma subunidade enzimática (SMARCA2 ou SMARCA4), uma subunidade pensado para conferir especificidade funcional para o complexo (doravante referida como subunidades alvo; ARID1A, ARID1B ou PBRM1), e os restantes principais e variantes subunidades (doravante referidas como subunidades andaimes) [3]. Entre os 13 tipos de cancro com mutações de SWI /SNF, a preponderância de mutações ocorreu na subunidade enzimática SMARCA4 e nos três subunidades alvo (Fig. 2a). As mutações ocorreram, mas menos comumente em subunidades de andaimes.

A. A frequência média de mutações nonsynonymous subunidade SWI /SNF (18 para os diagnósticos de tumores analisados) é indicado sobreposto, uma representação esquemática do complexo SWI /SNF. Mutações preferencialmente atingiu o

SMARCA4

subunidade enzimática e várias subunidades segmentação (

ARID1A

,

ARID1B

,

PBRM1

, e

ARID2

). B. Heatmap (escala de cores indicada) que descreve o número de mutações nonsynonymous encontrados em cada um dos genes de subunidade de SWI /SNF a partir dos conjuntos de dados exome analisados. Note-se que alguns tipos de tumor mostram mutação selectivo de subunidades de SWI /SNF individuais, e.g.

ARID1A

no carcinoma do ovário células claras (CCC) e câncer gástrico, enquanto a maioria dos outros tipos de tumores não. Para simplificação, somente as subunidades SWI /SNF e tipos de tumores têm mutações são mostradas.

A constatação de que as mutações ocorrem em várias subunidades SWI /SNF diferentes sugere que o principal impacto de mutações pode ser comprometer em parte ou toda a atividade funcional do complexo. A preponderância das mutações nas subunidades enzimáticas e segmentação sugere que estas sub-unidades podem ser mais crítico para a função de SWI /SNF. Consistente com esta interpretação, mutações germinativas de várias subunidades SWI /SNF foram encontrados recentemente para subjacentes síndrome de Coffin-Siris (CSS; um raro distúrbio do desenvolvimento) [45], o que implica uma equivalência genética de diferentes subunidades. De 16 subunidades SWI /SNF sequenciados por 23 indivíduos com CSS, mutações foram encontradas em

SMARCA4

(26%),

ARID1B

(26%),

SMARCB1

(17 %),

ARID1A

(13%),

SMARCA2

(4%), e

SMARCE1

(4%) [45]. Notavelmente, o conjunto de subunidades afectados SWI /SNF, em grande medida que espelha de cancros humanos, que suportam certa enzimática e subunidades alvo são provavelmente mais crítica para a função do complexo. No entanto, não é provável que seja subtileza adicional no que diz respeito a eventuais funções distintas de complexos de SWI /SNF, com composições de subunidades diferentes, de células e do tipo de tecido especificidade destes complexos, e, no caso de mutações, possível actividade de compensação de residual de SWI /SNF (complexos contendo subunidades não-mutado alternativos).

Com efeito, a visualização de cada um dos tipos de cancro 13 separadamente, padrões de mutações interessantes emergem (Fig. 2B). Algumas mutações tipos de câncer exibem predominantemente em uma única subunidade SWI /SNF, incluindo (e, como também observado pelos autores desses estudos)

ARID1A

em carcinoma de células claras de ovário e câncer gástrico, e

PBRM1

no carcinoma de células renais. A maioria dos outros, incluindo melanoma, cancro do pâncreas, e DLBCL, exibem um espectro mais equilibrada de mutações entre as subunidades comummente mutado. Relativamente aos tipos de tumores, onde uma única subunidade é predominantemente afectadas, é possível que a subunidade (e os complexos contendo-o) tem funções específicas de células ou de tecidos do tipo que representam a sua inactivação selectivo. Tal é quase certamente o caso para a descoberta de mutações

SMARCB1

(SNF5) em todos os tumores rabdóides [7]. Alternativamente, células ou do tipo de tecido processos de mutação específicos (por exemplo, relativas ao acesso de loci genómico) pode estar operando.

Uma questão interessante é se dentro de qualquer gene particular subunidade SWI /SNF, mutações afetam resíduos específicos ou estrutural /domínios funcionais. Os dados dos estudos exome aqui analisados ​​não revelaram óbvias mutação “hotspots” (Figura S1). No entanto, os dados são muito escassos para tirar conclusões definitivas. Notamos que alguns estudos de validação, avaliando individuais subunidades SWI /SNF (por exemplo,

ARID1A

) em coortes muito maiores, também não observaram hotspots de mutação [13], [15]. A este respeito, SWI /SNF parece diferir a partir de

TP53

, onde mutações alvo desproporcionalmente um pequeno número de codões, e ocorrem principalmente dentro de uma única (neste caso, a ligação ADN-) domínio [46].

Nós também investigou, entre os tipos de câncer, se as mutações de diferentes subunidades SWI /SNF eram mutuamente exclusivos um do outro. Surpreendentemente, as mutações em duas subunidades SWI /SNF diferentes ocorreu dentro do mesmo tumor paciente sobre as vezes que seria esperado pelo acaso (ou seja, como estimado pelo quadrado da SWI /SNF frequência de mutação em um determinado tipo de tumor) (Fig. 3) . Esta descoberta sugere que visitas de mutações em duas subunidades SWI /SNF diferentes não são funcionalmente redundante, mas sim que cada um pode oferecer perturbação incremental ou interrupção do complexo.

Heatmaps descrever o estado de mutação de cada gene da subunidade SWI /SNF em cada amostra de tumor, mostrado para os sete tipos de tumor com a maior frequência de mutações SWI /SNF. Linhas e colunas representam amostras tumorais e genes de subunidades SWI /SNF, respectivamente. Azul indica a presença de uma mutação nonsynonymous. As amostras com mutações em duas subunidades de SWI /SNF diferentes são identificados por uma seta vermelha.

TP53

mutações também são indicados, assim como

EZH2

mutações ativadoras para o estudo DLBCL (

inferior esquerdo

painel).

SWI /mutações SNF não são mutuamente exclusivos de outras mutações do gene do cancro

tem sido propostos a função supressora de tumor de SWI /SNF para operar através do controle da expressão ou atividade de genes e caminhos específicos, incluindo Rb, TP53, Polycomb, hedgehog Sonic, Myc, caule programas celulares, e a sinalização do receptor de hormona nuclear [3], [47]. Nossa análise exome proporcionou uma oportunidade única para tentar identificar sistematicamente as vias principais mediadoras supressão do tumor SWI /SNF, por análise de exclusividade mútua. Especificamente, dois genes diferentes que actuam ao longo da mesma via linear, e.g.

KRAS

e

BRAF

, são considerados menos provável de ser mutado na mesma amostra de tumor porque as mutações seria funcionalmente redundantes. Assim, a identificação de genes de câncer que são mutantes apenas em tumores sem mutação SWI /SNF implicaria um caminho compartilhado. Da mesma forma, a identificação de genes de câncer que estão sempre mutantes em tumores com SWI /SNF mutação (mutuamente inclusão) pode sugerir necessárias vias de cooperação.

Para fazer face a exclusividade mútua, nós nos concentramos em primeiro lugar na relação entre SWI /SNF e as mutações de

TP53

. Estudos recentes relataram exclusividade mútua de

ARID1A

e

TP53

mutações em ambos carcinoma de células claras de ovário e câncer gástrico [13], [47]. Nossa análise de conjuntos de dados exome afirmou um relacionamento mutuamente exclusiva entre SWI /SNF e

TP53

mutações no carcinoma de células claras de ovário e câncer gástrico (Fig. 3); embora significância estatística somente foi alcançado para o câncer gástrico (P = 0,018; teste exato de Fisher). Notavelmente, entretanto, essa relação não se excluem mutuamente era aparente para outros tipos de tumores, incluindo o câncer pancreático, melanoma, carcinoma hepatocelular, e DLBCL (Fig. 3). De fato, em câncer de pâncreas, todos os casos com mutações SWI /SNF efectivamente realizadas

TP53

mutações, sugerindo uma tendência para a inclusão mútua. (

P

= 0,085; teste exato de Fisher)

Além disso, os dados sugerem a necessidade de cautela na interpretação da mútua exclusividade de SWI /SNF e

TP53

mutações. cancros do ovário e gástricas são duas doenças histológicos e geneticamente diferentes, e exclusividade mútua pode sim se correlacionam com subtipos de tumor em vez de refletir uma relação mecanicista. De fato, no câncer gástrico mutações SWI /SNF tendem a ocorrer em tumores MSI, enquanto que

TP53

mutações geralmente ocorrem em tumores estáveis ​​microssatélites [13]. Assim, a exclusividade mútua aqui podem ser ligados mais a processos mutagénicos distintas.

SWI /SNF também tem sido proposta para suprimir o crescimento do tumor por antagonizar os efeitos oncogénicos da Polycomb complexo repressor 2 (PRC2), reflectindo o seu papel no desenvolvimento [ ,,,0],14], [48]. Aproximadamente 15% dos casos de LDGCB abrigar mutações ativadoras de

EZH2

, o componente enzimática de PRC2. Assim, DLBCL fornece uma oportunidade para avaliar a exclusividade mútua de alterações SWI /SNF e PRC2. Notavelmente, nossa análise revelou várias amostras de pacientes com ambas SWI /SNF e

EZH2

mutações (Fig. 3), não apoia a exclusividade mútua.

A seguir, procurou adoptar uma abordagem mais sistemática para identificar mutações do gene do cancro expositoras exclusividade mútua com a mutação SWI /SNF. Para este efeito, foram analisados ​​os principais 189 genes mutantes (todos os genes com mutações ≥13) ao longo dos estudos 24 exome. Os 189 genes incluídos outros genes do cancro bem conhecidos (por exemplo,

KRAS

,

BRAF

,

CDKN2A

,

PTEN

,

NF1

,

APC

,

SMAD4

, etc) e representou muitas das vias de sinalização canónicas (por exemplo, Ras, PI3K, Wnt, Notch, etc) em câncer. Apesar disso, não há relacionamentos mutuamente exclusivos (ou mutuamente inclusivas) significativas com mutações SWI /SNF foram identificados (Fig. 4 e Texto S1).

Para cada painel, linhas correspondem às amostras de tumores e colunas correspondem a genes. Dentro das matrizes, corresponde azuis a uma mutação nonsynonymous enquanto corresponde cinza para não informou mutação. As linhas são ordenados primeiro com base no estado mutacional SWI /SNF e segunda no subtipo de câncer (anotado em alternando texto preto e marrom,

esquerda). A. O estado mutacional dos 189 genes mais-altamente mutantes ao longo dos estudos exome, em relação ao estado mutacional SWI /SNF. Os 189 genes são-rank ordenados da esquerda para a direita, daqueles mais mutacionalmente-inclusive para os mais mutacionalmente exclusiva com mutações SWI /SNF. B. ampliada em vista do estado mutacional dos quatro mutações genéticas mais exclusivas (

FAT2

,

NEB,

CSMD1

,

SF3B1

); nenhum atingiu significância estatística. Discussão adicional é fornecido no S1 texto. C. ampliada em vista do estado mutacional dos genes do cancro selecionados. Estes genes são indicados por um asterisco no painel

A

. Discussão adicional é fornecido no S1 texto.

É possível que nossa análise foi sub-alimentado para identificar os verdadeiros relacionamentos mutuamente exclusivos. Alternativamente, é possível (e nós favorecemos a explicação de que) SWI /SNF em vez efetua supressão do tumor, impactando múltiplas vias, incluindo Rb, TP53, Polycomb, sonic hedgehog, Myc, caule programas celulares, sinalização do receptor da hormona nuclear e provavelmente outros que continuam a ser descobertos. Esta relação “one-to-many” seria obscurecer a análise de mútua exclusividade.