Дифференциальная экспрессия мРНК генов, связанных с m6A, при раке молочной железы
Анализ данных TCGA и GTEx (1 034 опухоли, 104 NAT, 92 здоровых ткани) показал, что большинство генов, связанных с m6A, были дифференцированно экспрессированы (рисунок 1). По сравнению со здоровыми тканями молочной железы 10 генов были значительно повышены: KIAA1429, RBM15, RBM15B, HNRNPC, YTHDF1, YTHDF2, YTHDF3, IGF2BP1, IGF2BP3 и ALKBH5 (все P < 0,0001, кроме RBM15 P < 0,001). Восемь генов были понижены: WTAP, METTL3, METTL14, HNRNPA2B1, YTHDC1, YTHDC2, IGF2BP2 и FTO (P < 0,05 до P < 0,0001). METTL16 и eIF3A не показали значимой разницы. При сравнении опухолей с NAT HNRNPA2B1 был повышен, тогда как YTHDF3, eIF3A и ALKBH5 были понижены; RBM15, RBM15B и YTHDF2 не показали различий (см. рисунок 1). Использование NAT в качестве контроля ставится под сомнение, что, возможно, объясняет расхождения со сравнением здоровыхтканей 18,19. Интересно, что в наборе данных CPTAC наблюдалась тенденция к увеличению содержания белка YTHDF3 во всех подтипах рака молочной железы по сравнению с нормальными тканями (P < 0,0001). Кроме того, значительно более высокая экспрессия мРНК YTHDF3 наблюдалась только у люминальных подтипов рака молочной железы по сравнению с нормальными тканями (P = 0,004, < 0,01) (Дополнительный рисунок S1). В целом, при раке молочной железы заметна значительная дисрегуляция генов, связанных с m6A.
Метилирование промоторов и амплификация генов, связанных с m6A, при раке молочной железы
Метилирование ДНК играет важную роль в эпигенетической регуляции транскрипции генов, а гиперметилирование промотора подавляет экспрессиюмРНК 20. Анализ MethHC показал значимые различия в метилировании промоторов только для IGF2BP1, IGF2BP2 и IGF2BP3 у опухолей по сравнению с контролем (P < 0,005). Снижение уровня IGF2BP2 мРНК частично связано с её гиперметилированием. Анализ cBioPortal показал, что WTAP и ALKBH5 демонстрировали снижение регуляции мРНК, тогда как KIAA1429 (VIRMA), YTHDF1, YTHDF3 и IGF2BP1 демонстрировали амплификацию генов, связанную с их апрегуляцией (дополнительная рисунок S2, дополнительная рисунок S3 и дополнительная рисунок S4). Эти данные свидетельствуют о том, что уровни мРНК генов, связанных с m6A, не в основном обусловлены метилированием промоторов или амплификацией генов.
Анализ выживаемости генов, связанных с m6A, при раке молочной железы
Анализ выживаемости 947 пациентов показал, что низкая экспрессия RBM15B и высокая экспрессия METTL16, HNRNPC, YTHDF1, YTHDF3 и IGF2BP1 были существенно коррелированы с снижением общей выживаемости (см. рисунок 2 и рисунок 3). Многомерная регрессия Кокса с учётом возраста, стадии и расы подтвердила, что апрегуляция YTHDF3 является независимым предиктором низкой общей выживаемости (HR: 1,024, 95% ДИ: 1,003–1,046, P = 0,024) (Таблица 1 ).Для внешней валидации анализ с помощью онлайн-инструмента KMplotter показал, что высокая экспрессия YTHDF3 предсказывает неблагоприятный прогноз заболевания (дополнительный рисунок S5). Другие гены не имели независимой значимости (Дополнительная таблица S1).
Потенциальная молекулярная сеть и иммунная инфильтрация гена, связанного с m6A, YTHDF3
Анализ STRING YTHDF3 (с ограниченными интеракторами до 50) выявил сеть с 224 рёбрами и значительным обогащением (P < 1e-16). YTHDF3 тесно связан с METTL3, ALKBH5, WTAP, METTL14 и другими (см. рисунок 4A). Анализ обогащения метаскейпа выявил 13 значимых функциональных кластеров (P < 0,01, минимальный счёт 3, коэффициент обогащения > 1,5; Рисунок 4B). Первое место занимает регуляция метаболизма мРНК (GO1903311, 22 гена). Дополнительные кластеры, связанные с раком, включали восстановление делкилирования ДНК (GO0006307), обработку при-миРНК (GO0031053) и стабилизацию теломеразы (GO1904356), среди прочих. Полный список названий кластеров, связанных генов и статистики обогащения приведён в дополнительной таблице S2. Кроме того, результаты выявили значимые положительные корреляции между экспрессией YTHDF3 и иммунными клетками (все P < 0,01) (Дополнительный рисунок S6). Таким образом, арегуляция YTHDF3 может быть связана с метаболизмом мРНК, восстановлением ДНК, поддержанием теломер и иммунной инфильтрацией.
Повышенная экспрессия мРНК YTHDF3 при раке молочной железы
Ткани рака молочной железы и соответствующие сопутствующие нормальные ткани молочной железы были собраны у 20 пациенток, перенесших операции в Департаменте хирургии молочной железы, аффилированной больнице Юго-Западного медицинского университета, с июля 2023 по октябрь 2023 года. qRT-ПЦР-анализ этих парных образцов показал значительно более высокую экспрессию мРНК YTHDF3 в тканях опухоли, чем в соседних нормальных тканях (P = 0,001) (Дополнительный рисунок S7 и Дополнительная таблица S3).
Доступность данных
Все анализируемые в этом исследовании наборы данных доступны публично из следующих репозиториев открытого доступа. Экспрессия генов и клинические данные: Данные экспрессии РНК-секвенции при раке молочной железы и соответствующая клиническая информация были получены из Атласа генома рака (TCGA-BRCA) через Атлас человеческого белка (https://www.proteinatlas.org/). Дополнительные данные о нормальной экспрессии тканей молочной железы были получены из проекта Genotype-Tissue Expression (GTEx) (dbGaP accession phs000424.v8.p2) с помощью Breast Cancer Gene-Expression Miner v4.7 (http://bcgenex.ico.unicancer.fr/). Валидация выживания проводилась с помощью плоттера Каплана-Майера (https://kmplot.com). Данные экспрессии белков и мРНК были получены с помощью UALCAN (http://ualcan.path.uab.edu/). Генетические изменения: Данные о соматических мутациях и изменении числа копий для инвазивного набора данных по раку молочной железы (TCGA, Provisional, 1108 образцов) были получены через cBioPortal (https://www.cbioportal.org/). Метилирование промоторов ДНК: Данные о метилировании были получены из MethHC (http://methhc.mbc.nctu.edu.tw/), который содержит 839 образцов рака молочной железы и частично парные соседние нормальные контрольные группы. Взаимодействие белков и обогащение путей: Анализ функциональных сетей проводился с использованием STRING v12.0 (https://string-db.org/, доверительный балл 0,4) и Metascape (http://metascape.org/). Анализ иммунной инфильтрации проводился с использованием TIMER (https://cistrome.shinyapps.io/timer/). Любые дополнительные данные, лежащие в основе этих цифр, доступны соответствующим автором по разумному запросу.

Рисунок 1. Дифференциальная экспрессия мРНК генов, связанных с N6-метиладенозином (m6A), при раке молочной железы. Красный — это повышение регуляции; Синий означает понижение регуляции, чёрный — отсутствие разницы в экспрессии, а белый — отсутствие данных по экспрессии генов. Цветовое кодирование отражает статистическую значимость. Для парных сравнений использовался тест Даннетта-Тьюки-Крамера. Примечание: «Норма» включает сравнение опухолей и NAT в TCGA, а также сравнение опухолей и здоровых тканей в GTEx. Сокращения: NAT = нормальные смежные ткани; TCGA = Атлас генома рака; GTEx = экспрессия генотипа и тканей. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 2. Связь между аномальной экспрессией мРНК «писателей» m6A RBM15B и METTL16 и общей выживаемостью у пациенток с раком молочной железы. (A) Низкая экспрессия RBM15B была связана с более короткой общей выживаемостью (лог-ранг-тест, P = 0,008, <0,01); (B) Высокая экспрессия METTL16 была связана с плохим прогнозом (тест log-rank, P = 0,013, <0,05). Пациентов дихотомизировали на группы с высоким и низким уровнем экспрессии с использованием оптимального порога значения. n = 947 (когорта TCGA-BRCA). Синяя и зелёная кривые обозначают группы с низким и высоким выражением соответственно. Единица экспрессии мРНК составляла фрагменты на килобазу транскрипта на миллион отображённых чтений. Аббревиатура: TCGA-BRCA = Атлас генома рака Инвазивная карцинома молочной железы; m6A = N6-метиладенозин. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 3. Корреляция между аномальной экспрессией мРНК у m6A «ридеров» HNRNPC, YTHDF1, YTHDF3 и IGF2BP1 с общей выживаемостью у пациенток с раком молочной железы. (A) Высокая экспрессия мРНК HNRNPC была связана с снижением общей выживаемости (лог-ранговый тест, P = 0,01, <0,05). (B-D) Высокая экспрессия YTHDF1, YTHDF3 и IGF2BP1 была существенно связана с более плохим прогнозом (лог-ранговый тест, P = 0,002, P = 0,014 и P < 0,001 соответственно). Пациентов дихотомизировали на группы с высоким и низким уровнем экспрессии с использованием оптимального порога значения. n = 947 (когорта TCGA-BRCA). Синяя и зелёная кривые обозначают группы с низким и высоким выражением соответственно. Единица экспрессии мРНК генов составляла фрагменты на килобазу транскрипта на миллион картированных считываний. Сокращения: TCGA-BRCA = Атлас генома рака Инвазивная карцинома молочной железы; m6A = N6-метиладенозин. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 4. Потенциальная молекулярная регуляторная сеть YTHDF3. (A) Сеть взаимодействия белков, построенная путём запроса к базе данных STRING с YTHDF3 в качестве приманки (доверительный балл ≥ 0,4, максимальные интеракторы = 50). Ширина рёбер указывает на прочность подтверждающих доказательств. (B) Анализ метаскейпа выявил 13 значимых функциональных кластеров (P < 0,01, минимальное количество = 3, коэффициент обогащения > 1,5). Источники по онтологии включали Киотскую энциклопедию генов и геномных путей и биологические процессы генной онтологии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.
| Параметры | HR | 95% ДИ | p-значение |
| YTHDF3 | 1.024 | 1.003-1.046 | 0.024 |
| Возраст | 1.036 | 1.023-1.050 | <0.001 |
| Гонка | 1.275 | 0.892-1.821 | 0.182 |
| Сцена | 2.263 | 1.796-2.851 | <0.001 |
Таблица 1: Результаты многомерного регрессионного анализа выживаемости Кокса для гена, связанного с m6A , YTHDF3. Сокращения: HR = отношение опасности; 95% ДИ = доверительный интервал.
Дополнительная рисунок S1. Уровни белка и мРНК YTHDF3 в различных подтипах рака молочной железы и в нормальных тканях из наборов данных CPTAC и TCGA. Экспрессия белка YTHDF3 в (A) первичных опухолях и нормальных тканях, а также (B) в подтипах инвазивной карциномы молочной железы. Z-значения обозначают количество стандартных отклонений от медианного значения по выборкам для соответствующего типа рака. Значения спектрального подсчёта CPTAC log2 были нормированы сначала внутри каждого профиля выборки, а затем по всем выборкам. (C) Экспрессия мРНК (РНК-последовательность, фрагменты на килобазу транскрипта на миллион картированных считываний) YTHDF3 в различных подтипах инвазивной карциномы молочной железы. Сокращения: CPTAC = Консорциум клинического анализа протеомных опухолей; TCGA = Атлас генома рака. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.
Дополнительная рисунок S2. Статус метилирования промоторов генов, связанных с m6A, получен из базы данных MethHC. (A) Метилирование промоторов m6A «писателей» при раке молочной железы и нормальных контролях. (B) Промоторное метилирование m6A «ластиков» при раке молочной железы и в нормальных контролях. (C) Метилирование промоторов m6A «читателей» при раке молочной железы и в нормальных контролях. Ред — рак груди; Зелёный, нормальное управление. *P < 0,05, **P < 0,005. Аббревиатура: m6A = N6-метиладенозин. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.
Дополнительная рисунок S3. Мутации генов и изменения количества копий, проанализированные cBioPortal для m6A «писателей» и «ластителей» (TCGA, Provisional, n = 1,108). (A) Изменения в m6A «writers». (B) Изменения в «ластиках» m6A. Бар-графики показывают частоту каждого типа изменений: missense мутации, усиления, глубокие делеции и множественные изменения. Показаны только гены с частотой изменения ≥ 1%. Общая частота изменений на ген отображается справа. Сокращения: TCGA = Атлас генома рака; m6A = N6-метиладенозин. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.
Дополнительная рисунок S4. Мутации генов и изменения числа копий анализировали cBioPortal для m6A «считывателей» (TCGA, Provisional, n = 1 108). Бар-графики показывают частоту каждого типа изменений: missense мутации, усиления, глубокие делеции и множественные изменения. Показаны только гены с частотой изменения ≥ 1%. Общая частота изменений на ген отображается справа. Сокращения: TCGA = Атлас генома рака; m6A = N6-метиладенозин. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.
Дополнительная рисунок S5. Корреляция YTHDF3 с выживаемостью пациенток с раком молочной железы в KMplotter. (A) Высокая экспрессия мРНК YTHDF3 была связана с снижением общей выживаемости (P = 0,011, <0,05). (B-D) Высокая экспрессия YTHDF3 была существенно связана с более низкой выживаемостью без рецидивов, выживаемостью без метастазирования на расстоянии и выживаемостью после прогрессирования (P = 1,9e-09, P = 0,06 и P = 0,029 соответственно). Все значения P были вычислены с помощью логарифмического теста. Количество пациентов, находящихся в группе риска, показано под каждым графиком. Оптимальный порог определялся автоматическим выбором лучшего среза инструмента. Сокращение: KMplotter = плоттер Каплана-Майера. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.
Дополнительная рисунок S6. Корреляция экспрессии YTHDF3 с иммунной инфильтрацией при раке молочной железы. Экспрессия YTHDF3 положительно коррелировала с уровнями инфильтрации B-клеток, CD4+ T-клеток, CD8+ T-клеток, макрофагов, нейтрофилов и DC в наборе данных TIMER. Чистота опухоли использовалась как ковариат в частичном анализе корреляции Спирмана. Сокращения: DCs = дендритные клетки; ТАЙМЕР = Ресурс оценки иммунитета опухоли. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.
Дополнительная рисунок S7. Количественная обратная транскрипционная полимеразная цепная реакция экспрессии мРНК YTHDF3 в 20 парных тканях рака молочной железы и прилегающих нормальных тканях. Уровни мРНК YTHDF3 были нормализованы до β-актина. Данные представлены в виде значений 2⁻ΔΔCt. Статистическое сравнение проводилось с использованием двухстороннего парного t-теста Стьюдента позначениям ΔC t (P = 0,001). Сокращения: NC = соседние нормальные ткани молочной железы; BrCa = ткани рака молочной железы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.
Дополнительная таблица S1. Обобщённые результаты многомерного анализа выживаемости в генах, связанных с m6A. Сокращения: HR = отношение опасности; 95% ДИ = доверительный интервал. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.
Дополнительная таблица S2. Результаты аннотации и обогащения 13 генов, связанных с YTHDF3, на основе Metascape.Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.
Дополнительная таблица S3. Клиническая информация о 20 парных образцах рака молочной железы.Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.