التعبير التفاضلي عن mRNA لجينات m6A في سرطان الثدي
كشف تحليل بيانات TCGA وGTEx (1,034 ورما، 104 ورم NAT، 92 نسيج سليم) أن معظم الجينات المرتبطة ب m6A كانت معبرة بشكل تفاضلي (الشكل 1). مقارنة بأنسجة الثدي السليمة، تم زيادة كبيرة في 10 جينات: KIAA1429، RBM15، RBM15B، HNRNPC، YTHDF1، YTHDF2، YTHDF3، IGF2BP1، IGF2BP3، وALKBH5 (جميعها P < 0.0001، باستثناء RBM15 P < 0.001). تم تقليل تنظيم ثمانية جينات: WTAP، METTL3، METTL14، HNRNPA2B1، YTHDC1، YTHDC2، IGF2BP2، وFTO (P < 0.05 إلى P < 0.0001). لم يظهر METTL16 وeIF3A أي فرق معنوي. عند مقارنة الأورام مع NATs، تم رفع HNRNPA2B1 التنظيم، بينما تم تقليل تنظيم YTHDF3 وeIF3A وALKBH5؛ لم تظهر RBM15 وRBM15B وYTHDF2 أي فرق (الشكل 1). تم التشكيك في استخدام NATs كأدوات تحكم، مما قد يفسر الفروق مع مقارنات الأنسجة السليمة18,19. ومن المثير للاهتمام أن اتجاها نحو زيادة وفرة بروتين YTHDF3 عبر جميع الأنواع الفرعية لسرطان الثدي لوحظ في مجموعة بيانات CPTAC مقارنة بالأنسجة الطبيعية (P < 0.0001). بالإضافة إلى ذلك، لوحظ تعبير mRNA أعلى بشكل ملحوظ ل YTHDF3 فقط في الأنواع الفرعية الضوئية من سرطان الثدي مقارنة بالأنسجة الطبيعية (P = 0.004، < 0.01) (الشكل التكميلي S1). بشكل عام، يظهر اضطراب كبير في الجينات المرتبطة ب m6A في سرطان الثدي.
مثيلة المحفزات وتضخيم جينات الجينات المرتبطة ب m6A في سرطان الثدي
تلعب مثيلة الحمض النووي دورا مهما في تنظيم النسخ الجيني فوق الجيني (فوق الجيني لنسخ الجينات)، ويقوم فرط المثيلة المسبب بثبط تعبير mRNA20. أظهر تحليل ميثHC فروقا كبيرة في مثيلة المحفزات فقط في IGF2BP1 و IGF2BP2 و IGF2BP3 في الأورام مقارنة بالمجموعات الضابطة (P < 0.005). قد يعزى انخفاض تنظيم IGF2BP2 mRNA جزئيا إلى فرط مثيلة الميثلة الخاص به. أظهر تحليل cBioPortal أن WTAP و ALKBH5 أظهرا تراجعا في الحمض النووي الريبي المغناطيسي (mRNA)، بينما أظهرت KIAA1429 (VIRMA)، YTHDF1، YTHDF3، و IGF2BP1 تضخيم جيني مرتبط بزيادة تنظيمها (الشكل التكميلي S2، الشكل التكميلي S3، والشكل التكميلي S4). تشير هذه النتائج إلى أن مستويات mRNA في جينات m6A ليست مدفوعة بشكل رئيسي بميثلة المحفز أو تضخيم الجينات.
تحليل البقاء للجينات المرتبطة ب m6A في سرطان الثدي
كشف تحليل البقاء على قيد الحياة ل 947 مريضا أن انخفاض التعبير عن RBM15B وارتفاع تعبير METTL16 وHNRNPC وYTHDF1 وYTHDF3 و IGF2BP1 كانت مرتبطة بشكل ملحوظ بانخفاض البقاء الكلي (الشكل 2 والشكل 3). أكد الانحدار متعدد المتغيرات لكوكس، مع تعديل العمر والمرحلة والعرق، أن زيادة تنظيم YTHDF3 كانت مؤشرا مستقلا على ضعف البقاء العام (معدل ضربات قلب: 1.024، فترة الثقة 95٪: 1.003–1.046، P = 0.024) (الجدول 1). للتحقق الخارجي، أظهر التحليل باستخدام أداة KMplotter الإلكترونية أن التعبير العالي ل YTHDF3 يتنبأ بتوقعات سيئة للمرض (الشكل التكميلي S5). لم تكن الجينات الأخرى ذات دلالة مستقلة (الجدول التكميلي S1).
الشبكة الجزيئية المحتملة والتسلل المناعي للجين المرتبط ب m6A YTHDF3
حدد تحليل الأوتار ل YTHDF3 (مع تفاعلات محدودة إلى 50) شبكة بها 224 حافة وإثراء كبير (P < 1e-16). يرتبط YTHDF3 ارتباطا وثيقا ب METTL3 وALKBH5 وWTAP و METTL14 وغيرها (الشكل 4A). حدد تحليل إثراء ميتا سكيب 13 مجموعة وظيفية ذات دلالة (P < 0.01، الحد الأدنى للعدد 3، عامل الإثراء > 1.5؛ الشكل 4B). كانت المجموعة الأعلى ترتيبا هي تنظيم الأيض mRNA (GO1903311، 22 جينا). شملت المجموعات الإضافية ذات الصلة بالسرطان إصلاح الديلكيليشن DNA (GO0006307)، ومعالجة بري-ميرنا (GO0031053)، وتثبيت التيلوميراز (GO1904356)، وغيرها. يتم توفير القائمة الكاملة لأسماء العناصر، والجينات المرتبطة، وإحصائيات الإثراء في الجدول التكميلي S2. علاوة على ذلك، كشفت النتائج عن ارتباطات إيجابية ذات دلالة كبيرة بين تعبير YTHDF3 وخلايا المناعة (جميعها P < 0.01) (الشكل التكميلي S6). لذا، قد يرتبط تنظيم YTHDF3 بعملية أيض mRNA، وإصلاح الحمض النووي، وصيانة التيلوميرات، وتسلل المناعة.
زيادة في التعبير عن mRNA ل YTHDF3 في سرطان الثدي
تم جمع أنسجة سرطان الثدي وأنسجة الثدي الطبيعية المجاورة المتطابقة من 20 مريضا خضعن لجراحة في قسم جراحة الثدي، المستشفى التابع لجامعة ساوثويست الطبية، بين يوليو 2023 وأكتوبر 2023. أظهر تحليل qRT-PCR لهذه العينات المزدوجة تعبيرا أعلى بشكل ملحوظ ل mRNA ل YTHDF3 في أنسجة الورم مقارنة بالأنسجة الطبيعية المجاورة (P = 0.001) (الشكل التكميلي S7 والجدول التكميلي S3).
توفر البيانات
جميع مجموعات البيانات التي تم تحليلها في هذه الدراسة متاحة للجمهور من المستودعات مفتوحة الوصول التالية. بيانات التعبير الجيني والسريرية: تم الحصول على بيانات تعبير RNA-seq لسرطان الثدي والمعلومات السريرية المقابلة من أطلس جينوم السرطان (TCGA-BRCA) عبر أطلس البروتين البشري (https://www.proteinatlas.org/). تم استرجاع بيانات إضافية عن تعبير أنسجة الثدي الطبيعية من مشروع التعبير الجيني للأنسجة (GTEx) (dbGaP accession phs000424.v8.p2) من خلال Breast Cancer Gene-Expression-Expression Miner v4.7 (http://bcgenex.ico.unicancer.fr/). تم إجراء التحقق من صحة البقاء باستخدام مخطط كابلان-ماير (https://kmplot.com). تم الحصول على بيانات تعبير البروتين والmRNA عبر UALCAN (http://ualcan.path.uab.edu/). التغيرات الجينية: تم الوصول إلى بيانات الطفرات الجسدية وتغيير أرقام النسخ لمجموعة بيانات سرطان الثدي الغازي (TCGA، مؤقتة، 1108 عينات) عبر cBioPortal (https://www.cbioportal.org/). مثيلة محفزات الحمض النووي: تم الحصول على بيانات المثيلة من MethHC (http://methhc.mbc.nctu.edu.tw/)، التي تحتوي على 839 عينة من سرطان الثدي وعناصر ضابطة طبيعية مترابطة جزئيا. تفاعل البروتين مع البروتين وإثراء المسار: تم إجراء تحليل الشبكات الوظيفية باستخدام STRING v12.0 (https://string-db.org/، درجة الثقة 0.4) وMetascape (http://metascape.org/). تم إجراء تحليل تسرب المناعة باستخدام مؤقت (TIMER) (https://cistrome.shinyapps.io/timer/). أي بيانات إضافية تقوم على هذه الأرقام متاحة من المؤلف المسؤول عند الطلب المعقول.

الشكل 1. التعبير التفاضلي عن mRNA لجينات N6-ميثيلادينوزين (m6A) في سرطان الثدي. الأحمر يشير إلى رفع التنظيم؛ الأزرق يشير إلى انخفاض التنظيم، والأسود إلى عدم وجود فرق في التعبير، والأبيض إلى عدم وجود بيانات تعبير جينية. يعكس ترميز الألوان دلالة إحصائية. تم استخدام اختبار دونيت-توكي-كرامر للمقارنات الزوجية. ملاحظة: "طبيعي" يشمل المقارنة بين الأورام وNATs في TCGA، وكذلك المقارنة بين الأورام والأنسجة السليمة في GTEx. الاختصارات: NATs = الأنسجة المجاورة الطبيعية؛ TCGA = أطلس جينوم السرطان؛ GTEx = تعبير النمط الجيني-الأنسجة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 2. العلاقة بين التعبير الشاذ عن mRNA لكتاب m6A RBM15B و METTL16 وبين البقاء بشكل عام لدى مرضى سرطان الثدي. (أ) كان انخفاض التعبير عن RBM15B مرتبطا ببقاء أقصر (اختبار التصنيف اللوغاريتمي، P = 0.008، <0.01); (ب) ارتبط ارتفاع التعبير عن METTL16 بتوقعات ضعيفة (اختبار الرتبة اللوغاريتمية، P = 0.013، <0.05). تم تقسيم المرضى إلى مجموعتين ذات تعبير عالي ومنخفض باستخدام القيمة القطعية المثلى. n = 947 (مجموعة TCGA-BRCA). تمثل المنحنيات الزرقاء والخضراء مجموعتي التعبير المنخفض والعالي على التوالي. وحدة تعبير mRNA كانت شظايا لكل كيلو قاعدة من النسخ لكل مليون قراءة مخرجة. الاختصار: TCGA-BRCA = أطلس جينوم السرطان لسرطان سرطان الثدي الغازي؛ m6A = N6-ميثيلادينوسين. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 3. العلاقة بين التعبير الشاذ عن mRNA ل"قراء" m6A مثل HNRNPC وYTHDF1 وYTHDF3 و IGF2BP1 مع البقاء الكلي لدى مرضى سرطان الثدي. (أ) ارتبط التعبير العالي عن mRNA في HNRNPC بانخفاض في البقاء على قيد الحياة بشكل عام (اختبار الترتيب-اللوغاريتمي، P = 0.01، <0.05). (B-D) كان التعبيرات العالية ل YTHDF1 وYTHDF3 و IGF2BP1 مرتبطة بشكل ملحوظ بتنبؤ أسوأ (اختبار التصنيف اللوغاريتمي، P = 0.002، P = 0.014، وP < 0.001 على التوالي). تم تقسيم المرضى إلى مجموعتين ذات تعبير عالي ومنخفض باستخدام القيمة القطعية المثلى. n = 947 (مجموعة TCGA-BRCA). تمثل المنحنيات الزرقاء والخضراء مجموعتي التعبير المنخفض والعالي على التوالي. وحدة تعبير mRNA للجين كانت شظايا لكل كيلو قاعدة من النسخ لكل مليون قراءة مأخوذة. الاختصارات: TCGA-BRCA = أطلس جينوم السرطان سرطان الثدي الغازي؛ m6A = N6-ميثيلادينوسين. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 4. شبكة التنظيم الجزيئي المحتملة ل YTHDF3. (أ) شبكة تفاعل البروتين التي تم بناؤها عن طريق الاستعلام عن قاعدة بيانات STRING باستخدام YTHDF3 كطعم (درجة الثقة ≥ 0.4، أقصى تفاعل بين المتفاعلين = 50). عرض الحواف يدل على قوة الأدلة الداعمة. (ب) حدد تحليل ميتا سكيب 13 مجموعة وظيفية مهمة (P < 0.01، الحد الأدنى للعدد = 3، عامل الإثراء > 1.5). شملت مصادر الأنطولوجيا موسوعة كيوتو لمسارات الجينات والجينومات وعمليات الأنطولوجيا الجينية البيولوجية. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
| المعايير | الموارد البشرية | 95٪ CI | قيمة p |
| YTHDF3 | 1.024 | 1.003-1.046 | 0.024 |
| العمر | 1.036 | 1.023-1.050 | <0.001 |
| السباق | 1.275 | 0.892-1.821 | 0.182 |
| المسرح | 2.263 | 1.796-2.851 | <0.001 |
الجدول 1: نتائج تحليل الانحدار متعدد المتغيرات للبقاء على قيد الحياة لجين YTHDF3 المرتبط ب m6A. الاختصارات: HR = نسبة المخاطر; 95٪ CI = فترة الثقة.
الشكل الإضافي S1. مستويات البروتين وmRNA في YTHDF3 في أنواع مختلفة من سرطان الثدي والأنسجة الطبيعية من مجموعات بيانات CPTAC وTCGA. التعبير البروتيني ل YTHDF3 في (أ) الأورام الأولية والأنسجة الطبيعية و(ب) الأنواع الفرعية لسرطان الثدي الغازي. تشير قيم Z إلى عدد الانحرافات المعيارية عن القيمة الوسيطة عبر العينات لنوع السرطان المقابل. تم تطبيع قيم نسبة العد الطيفي ل CPTAC log2 أولا داخل كل ملف عينة ثم عبر العينات. (ج) تعبير mRNA (تسلسل RNA، شظايا لكل كيلوبيس من النسخ لكل مليون قراءة مترجمة) ل YTHDF3 في أنواع فرعية مختلفة من سرطان الثدي الغازي. الاختصارات: CPTAC = اتحاد تحليل الأورام البروتيومية السريري؛ TCGA = أطلس جينوم السرطان. يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.
الشكل الإضافي S2. حالة مثيلة البروستر لجينات مرتبطة ب m6A تم استرجاعها من قاعدة بيانات MethHC. (أ) مثيلة المحرجة لكتاب m6A في سرطان الثدي وحالات الضوابط الطبيعية. (ب) مثيلة منشطة ل"ممحاة" m6A في سرطان الثدي والحالات الطبيعية للضبط. (C) مثيلة التروجين ل m6A "القراء" في سرطان الثدي والضوابط الطبيعية. أحمر، سرطان الثدي؛ الأخضر، التحكم العادي. *P < 0.05، **P < 0.005. الاختصار: m6A = N6-ميثيلادينوسين. يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.
الشكل الإضافي S3. تحلل التحولات الجينية وتغييرات عدد النسخ بواسطة cBioPortal ل"كتاب" و"ممحاة" m6A (TCGA، مؤقت، n = 1,108). (أ) تعديلات في "كتاب" m6A. (ب) التعديلات في "ممحايات" m6A. تشير مخططات الشريط إلى تكرار كل نوع من التعديلات: طفرات الإحساس الخاطئ، التضخيمات، الحذف العميق، والتعديلات المتعددة. فقط الجينات التي لديها معدل تغير ≥ 1٪ تظهر أيضا. يتم عرض التردد الكلي للتغير لكل جين على اليمين. الاختصارات: TCGA = أطلس جينوم السرطان؛ m6A = N6-ميثيلادينوسين. يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.
الشكل الإضافي S4. تحلل التحولات الجينية وتغييرات عدد النسخ بواسطة cBioPortal ل "قراء" m6A (TCGA، المؤقت، n = 1,108). تشير مخططات الشريط إلى تكرار كل نوع من التعديلات: طفرات الإحساس الخاطئ، التضخيمات، الحذف العميق، والتعديلات المتعددة. فقط الجينات التي لديها معدل تغير ≥ 1٪ تظهر أيضا. يتم عرض التردد الكلي للتغير لكل جين على اليمين. الاختصارات: TCGA = أطلس جينوم السرطان؛ m6A = N6-ميثيلادينوسين. يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.
الشكل الإضافي S5. ارتباط YTHDF3 مع بقاء مرضى سرطان الثدي في KMplotter. (أ) ارتبط تعبير mRNA مرتفع ل YTHDF3 بانخفاض في البقاء الكلي (P = 0.011، <0.05). (B-D) كان التعبير العالي ل YTHDF3 مرتبطا بشكل ملحوظ ببقاء أقل من التكرار، وبقاء بعيد بدون نقائل، وبقاء بعد التقدم (P = 1.9e-09، P = 0.06، و P = 0.029 على التوالي). تم حساب جميع قيم P بواسطة اختبار التصنيف اللوغاريتمي. عدد المرضى المعرضين للخطر موضح أسفل كل رسم بياني. كان القطع الأمثل يحدد بواسطة ميزة القطع الأفضل التي تختار تلقائيا في الأداة. الاختصار: KMplotter = مرسم كابلان-ماير. يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.
الشكل الإضافي S6. ارتباط تعبير YTHDF3 مع التسلل المناعي في سرطان الثدي. ارتبط تعبير YTHDF3 إيجابيا بمستويات التسلل في خلايا B، وخلايا CD4+ التائية، وخلايا CD8+ ، والبلاعميات، والعدلات، وDCs في مجموعة بيانات TIMER. تم استخدام نقاء الورم كمتغير في تحليل الارتباط الجزئي لسبيرمان. الاختصارات: DCs = الخلايا التغصنية؛ TIMER = مورد تقدير مناعة الورم. يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.
الشكل الإضافي S7. التحقق الكمي من تفاعل بوليميراز المتسلسل للتعبير عن YTHDF3 في 20 نسيج ثنائي من سرطان الثدي والأنسجة الطبيعية المجاورة. تم تطبيع مستويات mRNA في YTHDF3 إلى β-أكتين. تعرض البيانات كقيم 2⁻ΔΔCt. تم إجراء المقارنة الإحصائية باستخدام اختبار t ثنائي الذيل لطالب على قيمΔC t (P = 0.001). الاختصارات: NC = الأنسجة الطبيعية المتجاورة للثدي؛ BrCa = أنسجة سرطان الثدي. يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.
الجدول الإضافي S1. نتائج ملخصة لتحليل البقاء متعدد المتغيرات في الجينات المرتبطة ب m6A. الاختصارات: HR = نسبة المخاطر; 95٪ CI = فترة الثقة. يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.
الجدول الإضافي S2. نتائج التعليق والإثراء ل 13 جينا مرتبطا ب YTHDF3 بناء على Metascape.يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.
الجدول الإضافي S3. معلومات سريرية ل 20 عينة مزدوجة من سرطان الثدي.يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.