Tutaj prezentowany jest protokół, w którym wiele narzędzi bioinformatycznych jest połączonych w celu zbadania biologicznych funkcji TMEM200A w raku. Ponadto eksperymentalnie weryfikujemy również przewidywania bioinformatyczne.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentowany jest protokół, w którym wiele narzędzi bioinformatycznych jest połączonych w celu zbadania biologicznych funkcji TMEM200A w raku. Ponadto eksperymentalnie weryfikujemy również przewidywania bioinformatyczne.
Wiadomo, że białko transbłonowe, TMEM200A, jest związane z ludzkimi nowotworami i infiltracją immunologiczną. W tym przypadku oceniliśmy funkcję TMEM200A w powszechnych nowotworach za pomocą analizy multiomicznej i zastosowaliśmy hodowle komórkowe komórek żołądka in vitro w celu weryfikacji wyników. Ekspresję TMEM200A w kilku typach nowotworów u ludzi oceniono przy użyciu danych sekwencyjnych RNA z bazy danych UCSC Xena. Analiza bioinformatyczna ujawniła potencjalną rolę TMEM200A jako biomarkera diagnostycznego i prognostycznego.
Wyhodowano kultury normalnych linii komórkowych żołądka i raka i TMEM200A zostały zburzone. Poziomy ekspresji TMEM200A mierzono za pomocą ilościowej reakcji łańcuchowej polimerazy w czasie rzeczywistym i western blot. Następnie przeprowadzono badania in vitro dotyczące utraty funkcji w celu określenia roli TMEM200A w złośliwym zachowaniu i tworzeniu nowotworów komórek raka żołądka (GC). Do oceny wpływu knockdownu na przejście nabłonkowo-mezenchymalne (EMT) i szlak sygnałowy PI3K/AKT w GC wykorzystano Western blot. Analiza bioinformatyczna wykazała, że TMEM200A wyrażało się na wysokim poziomie w GC.
Proliferacja komórek GC została zahamowana przez TMEM200A knockdown, który również zmniejszył ilość witaminyny, N-kadheryny i białek Snai oraz zahamował fosforylację AKT. Szlak sygnałowy PI3K/AKT wydaje się być również zaangażowany w regulację rozwoju GC za pośrednictwem TMEM200A. Przedstawione tutaj wyniki sugerują, że TMEM200A reguluje mikrośrodowisko guza poprzez wpływ na EMT. TMEM200A może również wpływać na EMT poprzez sygnalizację PI3K/AKT, wpływając w ten sposób na mikrośrodowisko guza. Dlatego w nowotworach świata, zwłaszcza GC, TMEM200A może być potencjalnym biomarkerem i onkogenem.
Rak stał się uporczywym problemem zdrowia publicznego zagrażającym zdrowiu ludzkiemu na całym świecie1ze względu na jego wysokie wskaźniki zachorowalności i śmiertelności na całym świecie, stanowiąc duże obciążenie finansowe i medyczne dla społeczeństwa2. Znaczący postęp w terapii nowotworów został osiągnięty w ostatnich latach dzięki odkryciu markerów nowotworowych3, a naukowcy opracowali nowe metody diagnostyczne i nowe leki do leczenia raka. Jednak niektórzy pacjenci z rakiem nadal mają złe rokowania z powodu takich czynników, jak oporność na leki, skutki uboczne leków i wrażliwość chemiczna4. W związku z tym istnieje pilna potrzeba zidentyfikowania nowych biomarkerów do badań przesiewowych i leczenia nowotworów we wczesnym stadium5.
Białka błonowe to białka, które mogą wiązać się i integrować z komórkami i błonami organelli6. Można je podzielić na trzy kategorie w zależności od siły wiązania z błoną i ich lokalizacji: białka zakotwiczone w lipidach, białka integralne i białka błony obwodowej7,8. Białko transbłonowe (TMEM) jest integralnym białkiem błonowym, które składa się z co najmniej jednego segmentu transbłonowego9, który przechodzi całkowicie lub częściowo przez błonę biologiczną.
Chociaż mechanizmy działania białek należących do rodziny TMEM nie są dobrze poznane, wiadomo, że białka te są zaangażowane w kilka typów nowotworów10. Kilka białek TMEM jest związanych z fenotypami migrującymi, proliferacyjnymi i inwazyjnymi, a ich ekspresja jest często związana z rokowaniem pacjenta11. W związku z tym członkowie rodziny TMEM stali się celem badań. Kompleksowy przegląd istniejących doniesień na temat TMEM wykazał, że są one głównie związane z sygnalizacją między- i wewnątrzkomórkową12, chorobami związanymi z odpornością i nowotworzeniem 10. Wiele TMEM pełni również ważne funkcje fizjologiczne, na przykład kanały jonowe w błonie plazmatycznej, aktywację szlaków transdukcji sygnału, a także pośrednictwo chemotaksji komórek, adhezję, apoptozę i autofagię10. Dlatego postawiliśmy hipotezę, że białka TMEM mogą być ważnymi markerami prognostycznymi w wykrywaniu i leczeniu nowotworów.
TMEM200A ekspresja jest znacznie podwyższona w raku żołądka (GC). Wyższa ekspresja TMEM200A13, która ma osiem eksonów i pełną długość 77,536 kb na chromosomie 6q23.1, wiąże się ze złym rokowaniem w zakresie całkowitego przeżycia (OS) w przypadkach GC. Jednak zmiany w jego ekspresji rzadko były zgłaszane w badaniach onkologicznych. W tym artykule porównano i przeanalizowano przydatność TMEM200A jako celu terapeutycznego i markera diagnostycznego nowotworu w różnych badaniach nad rakiem przy użyciu różnych publicznie dostępnych zestawów danych. Oceniliśmy skuteczność TMEM200A jako biomarkera diagnostycznego i prognostycznego całego nowotworu, a także jego poziomy ekspresji w różnych typach nowotworów u ludzi, korzystając z danych sekwencyjnych RNA z baz danych UCSC Xena i TCGA, a także za pomocą ilościowej reakcji łańcuchowej polimerazy w czasie rzeczywistym (qRT-PCR) i western blot.
Wpływ poziomów ekspresji TMEM200A na tempo mutacji, procesy regulacyjne, diagnozę i prognozowanie nowotworów, infiltrację immunologiczną i immunoterapię był dalej badany przy użyciu kombinacji narzędzi obliczeniowych i stron internetowych z zestawami danych. Do zbadania mutacji w TMEM200A wykorzystano CBioPortal oraz bazy danych COSMIC (Catalog of Somatic Mutations in Cancer Cells). Wykorzystano strony internetowe Sangerbox i TISIDB, aby zrozumieć, w jaki sposób TMEM200A wpływa na infiltrację immunologiczną. Do zbadania funkcji TMEM200A wykorzystano narzędzie online Tumor Immune Single Cell Center (TISCH) oraz bazę danych CancerSEA. Wreszcie, aby ocenić wpływ TMEM200A na złośliwe zachowanie i funkcję rozwoju guza komórek GC, przeprowadzono eksperyment utraty funkcji w teście in vitro. Dodatkowo przeprowadzono western blot, aby ocenić, jak TMEM200A knockdown wpływa na szlak sygnałowy PI3K/AKT i przejście nabłonkowo-mezenchymalne (EMT) w GC.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Baza danych Atlasu Genomu Raka (TCGA)
UWAGA: Baza danych Cancer Genome Atlas (TCGA) zawiera dane sekwencjonowania genów w różnych tkankach nowotworowych14. Dane sekwencyjne RNA w TCGA do badania formatów TMEM200A transkryptów na część na milion (TPM) zostały wyodrębnione ze strony internetowej UCSC Xena 15 (https://xenabrowser. net/datapages/) i log2 przekształconych w celu porównania wyrażeń między próbkami.
2. Baza danych TIMER2.0
3. Atlas białek ludzkich (HPA)
4. Platforma metylacji DNA HumanMethylation450 Illumina Infinium
UWAGA: Do zbierania danych na temat metylacji użyto platformy metylacji DNA HumanMethylation450 Illumina Infinium. Mogliśmy ocenić poziomy metylacji DNA TMEM200A za pomocą bazy danych SMART (http://www.bioinfo-zs.com/smartapp/18.
5. Baza danych UALCAN
6. Baza danych Katalogu Mutacji Somatycznych w Komórkach Nowotworowych (COSMIC)
7. CBioPortal
8. Narzędzie Sangerbox 3.0
9. Baza danych TISIDB
10. Baza danych TIDE
11. Baza danych CancerSEA
12. Narzędzie sieciowe TISCH (Tumor Immune Single-cell Center)
13. GeneMANIA
14. Funkcjonalna analiza wzbogacenia
15. Analiza różnic w aktywności genów
UWAGA: TMEM200A punktacja w każdej próbce raka została obliczona za pomocą ssGSEA (analiza wzbogacenia zestawu genów pojedynczej próby)27, a analiza różnicowa aktywności genu TMEM200A w tkankach nowotworowych i zdrowych została przeprowadzona dla różnych nowotworów.
16. Korelacja kliniczno-patologiczna i analiza prognoz przeżycia
17. Jednowymiarowe i wielowymiarowe analizy regresji Coxa z budową działki leśnej
18. Model prognostyczny raka żołądka oparty na TMEM200A ekspresji i cechach klinicznych
19. Hodowla komórkowa i transfekcja siRNA TMEM200A
UWAGA: Ludzkie komórki STAD HGC-27, komórki SGC-7901 i ludzkie komórki GES-1 nabłonka błony śluzowej żołądka zostały uzyskane komercyjnie (zobacz Tabelę Materiałów), ożywione, zaszczepione w Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 complete medium (zawierające 10% noworodkowej płodowej surowicy bydlęcej i 1% mieszaniny penicyliny) i hodowane w temperaturze 37 °C w 5% CO2 inkubator do hodowli komórkowych. Pożywkę hodowlaną zmieniano co 2-3 dni. Komórki w dobrych warunkach wzrostu inokulowano na płytkach sześciodołkowych zgodnie z (2-3) × 105 komórek na studzienkę.
20. Ilościowa reakcja łańcuchowa polimerazy w czasie rzeczywistym
21. Wykrywanie Western blot odpowiedniej ekspresji białka
22. Test CCK-8
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ekspresja TMEM200A w różnych nowotworach
Jak pokazano na Rysunku 1, w pierwszej kolejności przeanalizowano różnice w poziomach ekspresji TMEM200A w różnych nowotworach przy użyciu różnych baz danych. Na podstawie samych danych TCGA stwierdzono, że ekspresja TMEM200A była podwyższona w cholangiocarcinoma (CHOL), rakach płaskonabłonkowych głowy i szyi (HNSC), jasnokomórkowym raku nerki (KIRC), brodawkowatym raku nerki (KIRP), ra...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
TMEM200A należy do rodziny TMEM, która jest niezbędna do namnażania się komórek rakowych38. Zmiennej ekspresji TMEM200A w różnych nowotworach złośliwych poświęcono mniej uwagi i brakuje dokładnych badań nad rakiem. Jednak dowody nadal się gromadzą, pokazując, że rodzina białek transbłonowych TMEM może być ważna w utrzymywaniu komórek rakowych w stanie złośliwym poprzez interakcje z kilkoma białkami, na przykład aktywacja kanałów Cl aktywowanych TMEM16A Ca2+ ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują, że nie ma konfliktu interesów.
Ta praca była wspierana przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (82160550).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Przeciwciało anty-AKT | Proteintech Group, Inc | 60203-2-Ig | |
| Przeciwciało anty-E-kadheryny | Proteintech Group, Inc | 20874-1-AP | |
| Przeciwciało anty-gliceraldehydowe dehydrogenazy 3-fosforanowej (GAPDH) | Proteintech Group, Inc | 10494-1-AP | |
| Przeciwciało anty-N-kadheryny | Proteintech Group, Inc | 22018-1-AP | |
| Przeciwciało anty-P-AKT | Proteintech Group, Inc | 66444-1-Ig | |
| Przeciwciało przeciw ślimakom | Proteintech Group, Inc | 13099-1-AP | |
| Przeciwciało anty-wimentynowe | Proteintech Group, Inc | 10366-1-AP | |
| Zestaw przygotowawczy AxyPrepMultisourceTotalRNAMini- | Suzhou Youyi Landi Biotechnology Co., Ltd | UEL-UE-MN-MS-RNA-50G | |
| Zestaw do oznaczania białek BCA | Odczynnik Epizyme Biotech | ZJ101L | |
| CCK-8 | MedChemExpress | HY-K0301-500T | |
| Płodowa surowica bydlęca (FBS) | CYAGEN BIOSCIENCES (GUANGZHOU) INC | FBSSR-01021 | |
| GAPDH primer | Sangon Biotech (Shanghai) Co., Ltd. | Starter do przodu (5'-3'): TGACATCAAGAAGGTG GTGAAGCAG; Starter odwrotny (5'-3'): GTGTCCTGTTGAAG TCAGAGGAG | |
| HighGene plus odczynnik do transfekcji | ABklonalny | RM09014P | |
| Affinipure Goat Anti-Mouse lgG (H+L) | Proteintech Group, Inc | SA00001-1 | |
| Affinipure Goat Anti-Rabbit lgG (H+L) | Proteintech Group, Inc | SA00001-2 | |
| Ludzki nabłonek błony śluzowej żołądka komórki GES-1 | Guangzhou Cellcook Biotech Co., Ltd. | ||
| Ludzkie komórki STAD HGC-27 | Procell Life Science& Technology Co., Ltd | ||
| Ludzkie komórki STAD SGC-7901 | Procell Life Science& Technology Co., Ltd | ||
| MonAmp SYBR Green qPCR Mix (Brak ROX) | Mona (Suzhou) Biotechnology Co., Ltd | MQ10101S | |
| MonScript RTIII All-in-One Mix z dsDNase | Mona (Suzhou) Biotechnology Co., Ltd | MR05101M | |
| Omni-ECL Femto Light Chemiluminescencyjny Zestaw | Epizyme Biotech | SQ201 | |
| PAGE Żel do szybkiego przygotowania | Epizyme Biotech | PG111 | |
| Penicylina-streptomycyna (Pen-Strep) | Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd | P1400-100 | |
| Membrana z polifluorku winylidenu (PVDF) | Merck KGaA | IPVH00010-1 | |
| Bezbiałkowy szybki bufor blokujący | Epizyme Biotech | PS108P | |
| Roztwór do lizy RIPA | Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd | R0010 | |
| RPMI 1640 kompletne medium | Thermo Fisher Scientific | C11875500BT | |
| Mleko odtłuszczone | Campina: | ||
| TBST | Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd | T1082 | |
| Bufor ładujący białko | Epizyme Biotech | LT101S | |
| TMEM200A plazmid knockdown | MiaoLing Plasmid | ||
| TMEM200A primer | Sangon Biotech (Shanghai) Co., Ltd. | Starter do przodu (5'-3'): AAGGCGTGTGGTGGGGGGG; Starter odwrotny (5'-3'): GATTTTGGTCTCTTTCACGGTT | |
| em>TMEM200A SiRNA1 | MiaoLing Plasmid | Forward primer (5'-3'): ACAACTGATGATAAGACCAGAGAGAG; Starter odwrotny (5'-3'): TGTTGACTACTATTCTGGTC | |
| TMEM200A SiRNA2 | MiaoLing Plasmid | Forward primer (5'-3'): CGTGTGAATGTCAATGACTG; Starter odwrotny (5'-3'): GCACACTTACAGTTACTGAC | |
| TMEM200A SiRNA3 | MiaoLing Plasmid | Forward starter (5'-3'): ACAACCACAACATCTGCCCG; Odwrócony starter (5'-3'): TGTTGGTGTTGTAGACGGGC | |
| Białko transbłonowe 200A | Przeciwciało Proteintech Group, Inc | 48081-1 | |
| Equipment | |||
| CO2 inkubator do hodowli komórkowych | Haier Group | PYXE-80IR | |
| Przyrząd do elektroforezy | Bio-RAD | ||
| Fluorescencyjny ilościowy instrument do PCR | Bio-RAD | ||
| Wielofunkcyjna etykieciarka enzymatyczna | Berthold |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.