Bioinformatikk er en nyttig måte å behandle datasett i stor skala på. Gjennom gjennomføringen av bioinformatikk tilnærminger, kan forskerne raskt, pålitelig og effektivt få innsiktsfulle programmer og vitenskapelige oppdagelser. Denne artikkelen demonstrerer utnyttelse av bioinformatikk i eggstokkene kreftforskning. Det er også vellykket validerer bioinformatikk funn gjennom eksperimentering.
Notch signalering er en svært bevart regulatoriske veien involvert i mange cellulære prosesser. Feilregulering av denne signalering veien fører ofte til interferens med riktig utvikling og kan også føre til initiering eller progresjon av kreft i visse tilfeller. Fordi denne stien serverer komplekse og allsidige funksjoner, kan det bli studert mye gjennom mange ulike tilnærminger. Av disse gir bioinformatikk en unektelig kostnadseffektiv, imøtekommende og brukervennlig metode for å studere. Bioinformatikk er en nyttig måte å trekke ut mindre biter av informasjon fra stor skala datasett. Gjennom implementeringen av ulike bioinformatikk tilnærminger, kan forskerne raskt, pålitelig og effektivt tolke disse store datasettene, noe som gir innsiktsfulle applikasjoner og vitenskapelige oppdagelser. Her er en protokoll presentert for integrering av bioinformatikk tilnærminger for å undersøke rollen til notch signalering i eggstokkene kreft. Videre blir bioinformatikk funn validert gjennom eksperimentering.
Den hakk signalering veien er en svært bevart vei som er viktig for mange utviklingsmessige prosesser innenfor biologiske organismer. Notch signalering har vist seg å spille en betydelig rolle i celle spredning og selv fornyelse, og defekter i hakk signalering veien kan føre til mange typer kreft1,2,3,4,5,6. I noen tilfeller har notch signalering veien er knyttet til både vev vekst og kreft, samt celle død og tumor undertrykkelse7. Flere hakk reseptorer (NOTCH 1 − 4) og co\u2012activator Mastermind (MAML 1 − 3), alle med ulike funksjoner, legge til et ekstra nivå av kompleksitet. Mens notch signalbanen er sofistikert når det gjelder funksjoner, er dens kjerne vei enkel på molekyl basis8. Hakk reseptorer fungerer som transmembrane proteiner bestående av ekstracellulære og intracellulære regioner9. En ligand binding til ekstracellulære-regionen i notch-reseptorer forenkler proteolytiske kløft, noe som gjør at notch intracellulære-domenet (NICD) kan slippes ut i kjernen. NICD deretter binder seg til co\u2012activator Mastermind å aktivere nedstrøms genuttrykk10.
I de senere årene har notch signalering vist å spille en rekke roller i initiering og progresjon av flere typer kreft på tvers av ulike arter6,11. For eksempel har notch signalering vært knyttet til tumorigenesis involverer den menneskelige NOTCH1 genet12. Nylig, den NOTCH2, NOTCH3, delta-lignende 3 (DLL3), Mastermind\u2012like protein 1 (MAML1), og en disintegrin og metalloproteinase domain\u2012containing PROTEIN 17 (ADAM17) gener ble vist å være sterkt assosiert med eggstokkene kreft, spesielt med dårlig generell overlevelse av pasienter13.
Ettersom mengden av eksperimentelle og pasient-tilknyttede data kontinuerlig øker, etterspørselen etter analyse av tilgjengelige data øker også. De tilgjengelige dataene er spredt over flere publikasjoner, og de kan levere inkonsekvente eller til og med motstridende funn. Med utviklingen av ny teknologi i de siste ti årene, for eksempel neste generasjons sekvensering, har mengden tilgjengelige data vokst eksponentielt. Selv om dette representerer raske fremskritt innen vitenskap og muligheter for fortsatt biologisk forskning, er det en stor utfordring14å vurdere betydningen av offentlig tilgjengelige data for å løse spørsmål om forskning. Vi tror bioinformatikk er en nyttig måte å trekke ut mindre biter av informasjon fra stor skala datasett. Gjennom gjennomføringen av ulike bioinformatikk tilnærminger, kan forskerne raskt, pålitelig og effektivt tolke disse store datasettene, noe som gir innsiktsfulle funn. Disse funnene kan variere fra identifisering av potensielle nye narkotika terapi mål eller sykdom biomarkører, til personlig pasientbehandling15,16.
Bioinformatikk seg selv er i rask utvikling, og tilnærminger er i stadig endring som teknologiske fremskritt feie medisinsk og biologisk vitenskap. Foreløpig felles bioinformatikk tilnærminger inkluderer utnyttelse av offentlig tilgjengelige databaser og programmer for å analysere DNA eller protein sekvenser, identifisere gener av spesiell relevans eller betydning, og bestemme relevansen av gener og gen produkter gjennom funksjonell Genomics16. Selv om bioinformatikk ikke er begrenset til disse tilnærmingene, er disse viktige for å hjelpe klinikere og forskere med å administrere biologiske data til fordel for pasientene som helhet.
Denne studien tar sikte på å fremheve flere viktige databaser og deres bruk for forskning om notch signalering veien. NOTCH2, NOTCH3, og deres co\u2012activator MAML1 ble brukt som eksempler for database studien. Disse genene ble brukt fordi viktigheten av notch signalering veien i eggstokkene kreft har blitt validert. Systematisk analyse av hentet data bekreftet viktigheten av notch signalering i eggstokkene kreft. I tillegg, fordi notch signalering er godt bevart på tvers av arter, ble det bekreftet at overuttrykte av Drosophila Melanogaster NICD og Mastermind sammen kan indusere svulster i Drosophila eggstokkene, støtter databasen funn og betydelig og bevart rolle notch signalering i eggstokkene kreft.
Ettersom det finnes utallige tilnærminger og metoder for utnyttelse av bioinformatikk, er det mange databaser tilgjengelig online for allmennheten. En overflod av informasjon kan trekkes ut fra hver av disse databasene, men noen er best egnet for bestemte formål, for eksempel vurdering av pasientens overlevelse basert på visse innganger. Systematiske analyser av hentet data fra ulike individuelle databaser kan overbevisende gi viktige vitenskapelige funn.
Den nåværende analysen fokuserer …
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av start-up finansiering, College of Science and Mathematics Research Grant, Summer Research Session Award, og Research Seed Funding Award fra Georgia Southern University.
DAPI (4',6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride) | Invitrogen | D1306 | 1:1000 Dilution |
PBS, Phosphate Buffered Saline, 10X Powder, pH 7.4 | ThermoFisher | FLBP6651 | Dissolved with ddH2O to make 1X PBS |
Goat serum | Gibco | 16210064 | Serum |
Embryo dish | Electron Microscopy Sciences | 70543-45 | Dissection Dish |
Nutating mixers | Fisherbrand | 88861041 | Nutator |
tj-Gal4, Gal80ts/ CyO; UAS-NICD-GFP/ TM6B | Dr. Wu-Min Deng at Florida State University | N/A | Fly stock |
w*; UAS-mam.A | Bloomington Drosophila Stock Center | #27743 | Fly stock |
w[1118] | Bloomington Drosophila Stock Center | #5905 | Fly stock |
The PRECOG portal | Stanford University | precog.stanford.edu | Publicly accessible database of cancer expression datasets |
CSIOVDB | Cancer Science Institute of Singapore | csibio.nus.edu.sg/CSIOVDB/CSIOVDB.html | Microarray database used to study ovarian cancer |
The Gene Expression across Normal and Tumor tissue (GENT) Portal | Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB) | medical–genome.kribb.re.kr/GENT | Publicly accessible database of gene expression data across diverse tissues, divided into tumor and normal tissues. |
Broad Institute Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE) | Broad Institute and The Novartis Institutes for BioMedical Research | portals.broadinstitute.org/ccle | Provides genomic profiles and mutations of human cancer cell lines |
cBioPortal | Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSK) | cioportal.org | Portal that allows researchers to search for genetic alterations and signaling networks |
Zeiss 710 Inverted confocal microscope | Carl Zeiss | ID #M 210491 | Examination and image collection of fluorescently labeled specimens |