$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Veri alımı ve ön işleme
Bu çalışma, halka açık transkriptomik ve genetik veriler kullanılarak gerçekleştirilmiştir; doğrudan insan veya hayvan denek dahil değildi. HER2+ meme kanseri tedavisi direnciyle ilgili transkriptomik veri setleri NCBI Gen İfadesi Omnibüsü (GEO) veritabanından (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)11 alındı. İki RNA-seq veri seti, GSE231524 ve GSE231525, HER3 kaynaklı direnç ve HER2+ meme kanseri hücre hatlarında (BT474 ve MDA-MB-453) DUSP6 inhibitisiyasına özel odakları nedeniyle seçildi. Bu veri setleri, Lapatinib (1 μM) maruziyeti ve DUSP6 etkisinden türetilen ebeveyn, ilaç toleransı ve ilaç dirençli fenotipleri içeriyordu. Ham sayı matrisleri ve ilgili meta veri dosyaları, RStudio (v4.3.2)12'deki GEOquery (v2.70.0) ve Biobase (v2.62.0) paketleri kullanılarak erişildi. Meta veriler, her veri seti için iki ana kontrastı tanımlamak üzere seçildi: GSE231524 kontrol (BT474 ebeveyn, 0. gün) ile ilaç toleransı ve ilaca dirençli örnekler (9. gün–9. ay) karşılaştırıldı, GSE231525 ise kontrol (Karıştırılmış siRNA) ile DUSP6 etkisini (DUSP6-KD) karşılaştırdı. Kalite kontrolü ve veri normalizasyonu, heteroskedastisiteyi azaltmak ve örnekler arasında karşılaştırılabilirliği sağlamak için varyans stabilizasyon dönüşümü (VST) uygulayan DESeq2 (v1.42.0) çerçevesi kullanılarak gerçekleştirildi. Veri dağılımı ve kümeleme kalıpları, veri tekseliyesini doğrulamak ve diferansiyel ifade analizinden önce potansiyel istisnaları belirlemek için ggplot2 (v3.5.0) ve pheatmap (v1.0.12) kullanılarak görsel olarak değerlendirildi(13,14).
Bu çalışmada, hücre hattı transkriptomik veri setlerinden elde edilen bulgular ile hasta kaynaklı klinik veri setlerinden elde edilenler arasında net bir ayrım sağlandı. Hücre hattı verileri öncelikle keşif analizi için kullanıldı; bunlar arasında farklı olarak ifade edilen genlerin tanımlanması ve kontrollü deneysel modellerde ön mekanik içgörülerin oluşturulması da yer aldı. Buna karşılık, gen ifade desenlerinin dıştan doğrulanması ve klinik önemin değerlendirilmesi, prognostik değerlendirme dahil olmak üzere, hasta kaynaklı veri setleri kullanıldı. Buna göre, hücre hattı modelleri ve klinik kohortlardan elde edilen sonuçlar, aşırı genellemeyi önlemek ve tüm bulgular için uygun translasyonel bağlam sağlamak amacıyla ayrı ayrı yorumlanır.
Diferansiyel gen ifade analizi
Kontrol ve tedavi koşulları arasında anlamlı şekilde modüle edilen genleri belirlemek için diferansiyel ifade analizi yapıldı. Normalize sayımlar, DESeq2'ye entegre edilmiş düzeltilmiş regresyon modeli (ARM) kullanılarak işlenerek log₂ katlama değişikliklerini ve istatistiksel anlamlılığı doğru şekilde tahmin edilmiştir. Tasarım formülü, kontrol ve tedavi edilen grupları temsil eden ~koşul olarak tanımlanmıştır. Ayarlanmış p-değeri (FDR) < 0.05 ve mutlak log₂ katlanma değişimi ≥ 1 genler, anlamlı şekilde farklı olarak ifade edilen kabul edildi. Log₂ katlama değişimi küçülmesi, etki boyutu tahmininde dayanıklılığı artırmak için apeglm yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Analizin sonuçları, EnhancedVolcano (v1.22.0)15 ve ggplot216 kullanılarak görselleştirildi; bu veriler, ifade büyüklüğü ile istatistiksel güven arasındaki ilişkiyi gösteren volkan grafikleri ve MA grafikleri oluşturuldu. Biyolojik kopyalar arasında doğru varyans modeli ve tutarlı normalleşme sağlamak için DESeq2 içinde dağılımlı tahminler dedeğerlendirildi 17.
Mitokondriyal oksidatif stresle ilişkili farklı ekspresyon genlerin (MOS-DEG) geri alınması ve tanımlanması
Enerji metabolizması, oksidatif stres ve ilaç direnci arasındaki bağlantıyı araştırmak için, İnsan MitoCarta3.018 (https://personal.broadinstitute.org/scalvo/MitoCarta3.0/human.mitocarta3.0.html), Gen Ontolojisi (GO:0006979, oksidatif strese yanıt) (http://geneontology.org/), Kyoto Genler ve Genomlar Ansiklopedisi (KEGG) oksidatif fosforilasyon yolu gibi birçok veri tabanından mitokondriyal ve oksidatif stresle ilişkili genlerin kapsamlı bir listesi derlendi. (https://www.genome.jp/kegg/) ve İnsan Oksidatif Stres Gen Veritabanı (HOSGDB) (http://hosgdb.com/). Alınan tüm genler, org kullanılarak HGNC onaylı gen sembollerine standartlaştırıldı. Hs.eg.db (v3.18.0) ve AnnotationDbi (v1.64.0) ile birlikte, yetkili girişler, pseudogenler ve kodlamayan RNA'lar annotasyon doğruluğunu sağlamak için kaldırıldı. Ortaya çıkan kürenmiş mitokondriyal oksidatif stres gen paneli (MOS genleri), her iki transkriptomik veri setinden tanımlanan farklı olarak ifade edilen genlerle entegrasyon için referans seti olarak kullanıldı.
Kürenmiş MOS gen listesinin GSE231524 ve GSE231525'den elde edilen DEG'lerle kesişimi, dplyr (v1.1.3)19 ve taban R kesişme() fonksiyonları kullanılarak R dilinde gerçekleştirilmiştir. Bu bütünleyici yaklaşım, mitokondriyal metabolizma, redoks düzenlemesi ve oksidatif stres adaptasyonuyla fonksiyonel olarak bağlantılı genleri temsil eden MOS-DEG'lerin tanımlanmasını mümkün kıldı. Veri setleri arasındaki örtüşme, deneysel modellerde paylaşılan ve benzersiz genleri göstermek için R'deki VennDiagram (v1.7.3) paketi kullanılarakgörselleştirildi 20. MOS-DEG'lerin geliştirilmiş listesi, HER2 hedefli tedavi direncinin altında yatan transkripsiyonel ve metabolik yeniden programlama hakkında mekanik bir bakış sunarak sonraki analizler için kullanıldı.
MOS-DEG'lerin ifade profili ve görselleştirmesi
Tanımlanan MOS-DEG'lerin ifade profili, RStudio'da ComplexHeatmap (v2.18.0)21 ve pheatmap (v1.0.12) paketleri kullanılarak ebeveyn, ilaç toleransı ve dirençli koşullarda küresel ekspresyon desenlerini görselleştirmek için gerçekleştirildi. Normalize sayı verileri, z-puan ölçeklendirme kullanılarak model genlerinin ifade matrisini standartlaştırmak için dönüştürüldü. Kümeleme, ortak ifade desenlerini tespit etmek ve koşula özgü transkripsiyon profillerini ayırt etmek için Öklid mesafesi ve tam bağlantı yöntemleri kullanılarak gerçekleştirildi. Koşullar arasında net görsel ayrımlar sağlamak için ggplot2 kullanılarak ısı haritaları ve kümeleme grafikleri oluşturuldu. Bu görselleştirme yaklaşımı, ilaç dirençli durumlar altında mitokondriyal aktivite, oksidatif stres modülasyonu ve metabolik yeniden programlama ile ilişkili gen gruplarının tanımlanmasını kolaylaştırdı.
Fonksiyonel zenginleştirme ve yol açıklaması
Tanımlanan MOS-DEG'lerin biyolojik önemi ve düzenleyici mekanizmalarını incelemek için, Gen Ontolojisi (GO) ve Kyoto Genler ve Genomlar Ansiklopedisi (KEGG) zenginleştirme analizleri R Studio (sürüm 4.3.1) kullanılarak gerçekleştirildi. Analizler, tekrarlanabilir hesaplama ve görselleştirme için birden fazla Biyoiletken paketi kullanılarak tidyverse ortamında gerçekleştirildi. Gen açıklaması ve tanımlayıcı eşleme, organizasyon kullanılarak gerçekleştirildi. Hs.eg.db veritabanı (https://bioconductor.org/packages/org.Hs.eg.db/) Homo sapiens referans genomuna (GRCh38) dayanmaktadır. GO zenginleştirme analizi, genleri üç ana ontolojiye ayıran clusterProfiler paketi (sürüm 4.8.1; https://bioconductor.org/packages/clusterProfiler/) kullanılarak gerçekleştirilmiştir: Biyolojik Süreç (BP), Hücresel Bileşen (CC) ve Moleküler Fonksiyon (MF). EnrichGO22 fonksiyonu, parametreler p-değeri < 0.05 olarak ayarlanmış ve p-değeri ayarlanmış şekilde kullanılmıştır. (FDR) Benjamini–Hochberg düzeltme yöntemi uygulanarak 0.05 <. Görselleştirmeler, çubuk grafikleri, nokta grafikleri ve akor diyagramları dahil olmak üzere enrichplot (https://bioconductor.org/packages/enrichplot/), ggplot213 (https://cran.r-project.org/web/packages/ggplot2/) ve GOplot (https://cran.r-project.org/web/packages/GOplot/) kullanılarak oluşturuldu. Bu araçlar, zenginleştirilmiş GO terimleri ve gen ilişkilerine yapılandırılmış bir bakış sunuyordu.
KEGG yol zenginleştirmesi, insan KEGG veritabanına (https://www.genome.jp/kegg/) atıfta bulunan clusterProfiler paketindeki enrichKEGG() fonksiyonu kullanılarak gerçekleştirildi. KEGGREST paketi (https://bioconductor.org/packages/KEGGREST/) yol veri alımı ve açıklaması için kullanıldı. Ayarlanmış p-değeri olan yollar. (q-değeri) < 0.05 anlamlı olarak kabul edildi. Görselleştirme ve yol haritalama, pathview (https://bioconductor.org/packages/pathview/), ggplot2 ve enrichplot kullanılarak yapılırken, ağ temsili için igraph ve ggraphkullanıldı. Tüm zenginleştirme analizleri ve görselleştirmeler, tekrarlanabilir kod ve standartlaştırılmış Bioconductor iş akışları kullanılarak R Studio (v4.3.1) içinde uygulandı; böylece MOS-DEG'lerle ilişkili zenginleştirilmiş fonksiyonel kategoriler ve biyolojik yolların güvenilir şekilde tanımlanmasını sağladı.
Meme kanserinde öngörücü biyobelirteçlerin ROC tabanlı doğrulaması
MOS-DEG'lerin klinik öngörücü gücünü doğrulamak için, alıcı operasyonel karakteristikte (ROC) eğrisi analizi ROCplotter online aracı (https://www.rocplot.org/)24 kullanılarak gerçekleştirildi. ROCplotter, kemoterapi, hormonal tedavi veya anti-HER2 ajanları da dahil olmak üzere 3.104 meme kanseri hastasının gen ifade verilerini klinik olarak açıklamalı tedavi yanıt veri setleriyle birleştiren entegre bir web tabanlı platformdur.
Analiz, sonuç değişkeni olarak "patolojik tam yanıt" parametreleri ve tedavi kategorisi olarak "herhangi bir kemoterapi" parametreleri kullanılarak gerçekleştirildi. Affymetrix mikroarray veri setlerinden elde edilen gen ifade değerleri, platform içindeki klinik açıklamalara dayanarak yanıt veren ve yanıt vermeyen gruplara otomatik olarak sınıflandırıldı.
Her genin yanıt verenlerden yanıt vermeyenleri ayırt etme yeteneğini değerlendirmek için alıcı çalışma karakteristikli (ROC) eğrisi (AUC), Mann–Whitney U testi, katlanma değişimi ve ki-kare testi uygulandı. Eğri altındaki alan (AUC), ayırtıcı performansı değerlendirmek için birincil metrik olarak kullanıldı. AUC değerleri 0.55'ten yüksek ve ROC p-değerleri < 0.05 ile anlamlı kabul edildi; bu da transkriptomik biyobelirteçlere özgü orta dereceli öngörücü performansı temsil ederken, analitik titizliği korumak için yanlış keşif oranı (FDR) düzeltmesi uygulandı.
Seçilen tüm MOS-DEG'ler, ilgili Affymetrix prob kimlikleri kullanılarak sorgulandı. Her genin ayırt edici potansiyeli, klinik meme kanseri kohortları arasında değerlendirildi; ifade verileri yanıt veren ve yanıt vermeyen gruplara ayrıldı. ROC eğrileri, kutu grafikleri ve ilgili istatistiksel çıktılar doğrudan ROCplotter platformu tarafından oluşturuldu ve aşağı akış görselleştirme ve karşılaştırma için dışa aktarıldı. Analiz, mitokondriyal oksidatif streste yer alan redoks ve metabolik düzenleyicilerin öngörücü değerini niceleştirdi. Klinik örneklerde tutarlı öngörücü anlam gösteren genler, nihai öngörücü panele dahil edilmek üzere tutuldu.
Tümör, normal ve metastatik dokularda diferansiyel ekspresyon analizi (TNMplot analizi)
En üst MOS-DEG'lerin ifade desenleri, TNMplot web aracı v2 (https://tnmplot.com/analysis/)25 kullanılarak normal, tümör ve metastatik meme dokularında analiz edildi. Hem RNA-Seq (TCGA + GTEx + MET500) hem de gen çipi veri setleri analiz edilip, platformlar arası doğrulama sağlandı. "Çoklu Gen Analizi" modülü, Meme İnvaziv Karsinoma ile seçilen dokutipi 26 olarak kullanıldı. İfade değerleri log₂-transforme edilmiş ve Tümör vs. Normal (TvsN), Metastatik vs. Tümör (MvsT) ve Metastatik vs. Normal (MvsN) grupları arasında karşılaştırılmıştır. TNMgraph, istatistiksel anlamlılığı değerlendirmek için Mann–Whitney U testini kullanarak katlanma değişimi (FC) ve p-değerlerini otomatik olarak hesapladı. İfade dağılımları, TNMplot arayüzünden doğrudan oluşturulan kutu grafikleri ve yoğunluk grafikleri olarak görselleştirildi; yeşil, kırmızı ve gri renkler sırasıyla normal, tümör ve metastatik dokuları temsil etti. Tüm figürler sonuçlar bölümüne entegre edilmek üzere yüksek çözünürlükte dışa aktarıldı. Bu çift platformlu analiz, meme kanseri ilerlemesiyle ilişkili temel mitokondriyal redoks-metabolik düzenleyicilerin sağlam şekilde tanımlanmasını ve doğrulanmasınısağladı27.
Kaplan–Meier plotter'ı kullanarak hayatta kalma ve prognostik analiz
MOS-DEG'lerin meme kanserinde prognostik önemini değerlendirmek için, Kaplan–Meier Plotter çevrimiçi aracı (https://kmplot.com/analysis/)28 kullanılarak sağ kalma analizi yapıldı. Bu veritabanı, çoklu GEO, EGA ve TCGA veri setlerinden türetilen 4.900'den fazla meme kanseri hastasının gen ifadesi ve sağ kalım verilerini entegre eder. Analiz, önceliklendirilen genlere karşılık gelen bireysel Affymetrix prob kimlikleri kullanılarak tekrarsız hayatta kalma (RFS) için gerçekleştirildi: 225609_at (GSR), 201761_at (MTHFD2), 201619_at (PRDX3/AOP1) ve 201128_s_at (ACLY). Hastalar, medyan ekspresyon kesimi sınırına göre yüksek ve düşük ekspresyon gruplarına ayrıldı ve hayatta kalma olasılıkları Kaplan–Meier yöntemiyle tahmin edildi. Log-rank testi, hayatta kalma eğrileri arasındaki istatistiksel anlamlılığı değerlendirmek için kullanıldı ve araç tarafından %95 güven aralıklı (CI) tehlike oranları (HR) otomatik olarak hesaplandı. Tüm analizler, hormon reseptörü veya HER2 durumuna (ER, PR, HER2 = hepsi) dayalı kısıtlama olmadan, RFS endpoint kullanılarak gerçekleştirildi. Gereksiz örnekler çıkarıldı ve orantılı tehlike varsayımları doğrulandı; böylece istatistiksel dayanıklılık sağlandı. Kalite kontrol filtreleri, önyargılı mikrodizileri hariç tuttu. KM Plotter varsayılan ayarlarına uygun olarak çoklu test için manuel prob seçimi veya p-değer düzeltmesi uygulanmadı. İstatistiksel anlamlılık s. < 0.05 olarak tanımlandı. Hayatta kalma grafikleri görselleştirildi ve daha fazla yorum için yüksek çözünürlükte indirildi; her aday MOS geninin yüksek ve düşük ekspresion göstericileriarasındaki sonuçlar karşılaştırıldı 29,30.
Mevcut analiz, farklı olarak ifade edilen genlerin (DEG) ve hub genlerin tanımlanması için yalnızca HER2+ meme kanseri örneklerinden oluşan veri setleri kullanılarak başlatıldı. Daha sonra, HER2 durumuna (ER, PR, HER2 = hepsi) sınırlama olmadan hayatta kalma analizi yapıldı ve tanımlanan genlerin daha geniş prognostik önemi ve genellenebilirliği değerlendirildi. Bu yaklaşım, çalışma odaklarını yeniden tanımlamak yerine ikincil bir doğrulama adımı olarak kullanıldı. Bu nedenle, tanımlanan hub genlerinin prognostik sonuçları temkinli yorumlanır ve birincil sonuçlar HER2+ meme kanserine özgü kalır.
MTHFD2-201 (ENST00000394053.7) ve PRDX3-201 (ENST00000298510.4) kanonik transkript dizileri, Ensembl Genome Browser (https://www.ensembl.org)31,32'den alındı. Varyant açıklaması ve sınıflandırması, her tanımlanan varyant için ayrıntılı genomik bağlam, kodon değişiklikleri ve amino asit ikameleri sağlayan Ensambl Varyant Etkisi Tahmincisi (VEP) (https://www.ensembl.org/vep) kullanılarak gerçekleştirildi. Sadece yanlış anlamlı varyantlar (eşanlamlı olmayan SNP'ler) aşağı akış analizi için seçildi.
Patogenlik tahmini ve varyant önceliklendirmesi
Her nsSNP'nin fonksiyonel sonuçları, hesaplamalı tahmin araçlarının kombinasyonu kullanılarak değerlendirildi. SIFT (https://sift.bii.a-star.edu.sg) amino asit korunumunu değerlendirmek için uygulandı ve 0,05 puana sahip varyantlar zararlı33 ≤olarak sınıflandırıldı. PolyPhen-2 (http://genetics.bwh.harvard.edu/pph2), ikamelerin yapısal ve evrimsel etkisini tahmin etti; burada 0.85 ≥ puanlar muhtemelhasarı 34 gösterdi. CADD (https://cadd.gs.washington.edu), birden fazla notasyonu entegre eden bileşik zararlılık puanı sağladı ve ≥ 20 değerleri yüksek patojenikpotansiyel 35'i gösteriyordu. MetaLR36, Mutation Assessor ve REVEL'den tamamlayıcı metrikler, VEP arayüzünden entegre edilip, tahmin güvenilirliğiniartırmıştır 37. MetaLR ≥ 0.70, Mutasyon Değerlendirici ≥ 3.5 ve REVEL ≥ 0.75 eşiklerini karşılayan varyantlar, muhtemelen patojenik olarak önceliklendirildi.
Yapısal ve mekanistik etki tahmini
Amino asit ikamelerinin yapısal bütünlük ve biyokimyasal fonksiyonu nasıl etkilediğini değerlendirmek için, en üst sıradaki her nsSNP MutPred2 (http://mutpred.mutdb.org)38 ve DynaMut (http://biosig.unimelb.edu.au/dynamut)39 kullanılarak daha fazla analiz edildi. MutPred2, katalitik aktivitenin değişmesi, metal bağlayıcı kalıntıların kazanımı veya kaybı, çözücü erişimindeki değişiklikler ve allosterik modülasyon dahil olmak üzere fonksiyonel bozulma olasılığını tahmin etti ve puanlar 0.80 ≥ yüksek patojenik olarak sınıflandırıldı. DynaMut, vahşi tip ve mutant proteinler arasındaki Gibbs serbest enerji değişimini (ΔΔG) hesapladı, kararlılık değişiminin yönünü ve büyüklüğünü değerlendirdi ve atomik yer değiştirmeler ile hidrojen bağ yeniden düzenlemelerinin görselleştirmelerini oluşturdu.
İkincil ve 3D yapısal modelleme ile çözücü erişilebilirlik profili
MTHFD2 ve PRDX3'ün deneysel olarak çözülmüş kristal yapıları, Protein Veri Bankası'ndan (PDB) alındı ve zararlı kalıntıların mekansal dağılımını görselleştirmek için PyMOL V:3.1 (https://pymol.org)40 kullanılarak işlendi. Mutant modeller, ilgili amino asit ikameleri getirilerek oluşturuldu, ardından yapısal iyileştirme ve enerji en minimizasyonu yapıldı. Karşılaştırmalı 3D inceleme, ikincil elemanlardaki değişimleri, değişen atomlararası temasları ve nsSNP'lerin katalitik ve kofaktör bağlama alanlarına uzamsal yakınlığını vurgulayarak redoks ve metabolik fonksiyonlarda potansiyel bozulmaları ortaya koydu.
İkincil yapı ve çözücü maruziyet analizleri PSIPRED V: 3.2 (http://bioinf.cs.ucl.ac.uk/psipred)41,42 ve NetSurfP 3.0 (https://services.healthtech.dtu.dk/service.php?NetSurfP-2.0)43 kullanılarak gerçekleştirildi. Bu araçlar α-helisler, β-iplikler, spiraller ve düzensiz bölgeler ile birlikte göreceli çözücü erişilebilirliği (RSA) puanlarını öngördü. Orta ila yüksek RSA değerleri ve yapısal düzen gösteren kalıntılar, çözücüye maruz kalan ve işlevsel olarak kritik pozisyonları belirlemek için haritalandı. Etkilenen alanlar, zararlı mutasyonların katalizör çekirdeklerde veya esnek döngü bölgelerinde mi meydana geldiğini belirlemek için 2D topoloji diyagramlarında görselleştirildi; böylece protein katlanma dinamikleri ve enzimatik verimlilik üzerindeki olası etkileri öngörüldü.
Veritabanı çapraz doğrulama, fonksiyonel entegrasyon ve kararlılık doğrulaması
Her önceliklendirilen nsSNP, varyant sıklığı, küresel allel dağılımı ve daha önce bildirilen klinik ilişkileri doğrulamak için dbSNP, 1000 Genom, ExAC ve gnomAD dahil popülasyon düzeyindeki genomik veri tabanlarıyla çapraz referans alındı. Evrimsel koruma, yapısal modelleme ve makine öğrenimi tabanlı fonksiyonel tahminin entegrasyonu, MTHFD2 ve PRDX3'te yüksek güvenli zararlı varyantların tanımlanmasını mümkün kıldı. Bu yüksek etkili mutasyonlar, meme kanserinde mitokondriyal oksidatif stres dengesizliği, metabolik sinyal değişimi ve terapötik dirençte potansiyel rollerini açıklamak için fonksiyonel alanlara eşlendi. Her zararlı ikame işleminin termodinamik sonuçlarını daha da doğrulamak için, iMutant 3.0 (https://folding.biofold.org/i-mutant/i-mutant3.0.html)44 kullanılarak mutasyonların protein kararlılığı üzerindeki etkilerini diziler ve yapısal veriler kullanarak tahmin edilmiştir. Analiz, vahşi tip ve mutant proteinler arasındaki serbest enerji değişimini temsil eden ΔΔG değerlerini (kcal/mol) hesapladı. Negatif ΔΔG değerleri gösteren varyantlar, dengesizleştirici mutasyonlar olarak sınıflandırıldı; bu da protein stabilitesinin azaldığını ve açılma olasılığının arttığını gösteriyordu. iMutant tahminlerinin DynaMut ve MutPred2 sonuçlarıyla entegrasyonu, redoks fonksiyonunu, katalitik bütünlüğünü ve genel protein konformasyon stabilitesini etkileyebilecek yapısal olarak kritik kalıntıların belirlenmesi için çapraz doğrulama sağladı.
Entegre fonksiyonel yorumlama ve terapötik önem
Tüm zararlı nsSNP'ler, küçük allel frekansları ve daha önce bildirilen kanser fenotipleriyle ilişkilendirilen ilişkiler doğrulamak için dbSNP, gnomAD ve ExAC popülasyon veritabanlarıyla çapraz referans yoluyla doğrulandı. Evrimsel koruma, yapısal modelleme ve stabilite verilerinin bütünleşik yorumu, rs1471336772 (MTHFD2) ve rs747786383 (PRDX3) yüksek etkili mutasyonların protein konformasyonu ve katalitik verimlilik üzerinde en güçlü zararlı etkileri yarattığını göstermiştir. Hesaplamalı sonuçlar topluca, MTHFD2'deki mutasyonların NADPH'ye bağlı redoks metabolizmasını destabilize ettiğini, PRDX3'teki mutasyonların ise peroksidaz aracılı oksidatif stres savunmasını zayıflattığını ve bunun mitokondriyal işlevsizlik ile tümör agresifliğine katkıda bulunduğunu göstermektedir. Bu nsSNP tabanlı yapısal ve fonksiyonel analiz, gelecekteki terapötik tarama ve mutasyon doğrulaması için hesaplamalı bir temel sağlar ve MTHFD2 ile PRDX3'ü redoks-hedefli meme kanseri tedavisi için hassas biyobelirteçler olarak vurgular. Açıklığı artırmak ve analitik stratejinin kapsamlı bir genel bakışını sağlamak için, çalışmanın ana adımlarını özetleyen şematik bir iş akışı Şekil 2'de sunulmaktadır. Bu iş akışı, diferansiyel gen ekspresyonu analizini, mitokondriyal gen filtrelemesini, protein-protein etkileşim ağı inşasını, ROC analiziyle klinik doğrulamayı ve nsSNP tabanlı yapısal karakterizasyonu entegre eder. Bu aşamalı çerçeve, transkriptomik veri işlemeden biyobelirteç tanımlaması ve fonksiyonel yoruma mantıksal ilerleyişi vurgular.

Şekil 2. HER2+ meme kanserinde mitokondriyal oksidatif stresle ilişkili biyobelirteçlerin tanımlanması ve doğrulanması için bütünleşik çok aşamalı iş akışı. Bu şematik, çalışmada kullanılan analitik hattını özetlemektedir. İlk olarak, RNA-seq veri setleri (GSE231524 ve GSE231525) üzerinde diferansiyel gen ifadesi (DEG) analizi yapılarak önemli şekilde değişmiş genler belirlendi. Bu DEG'ler, MOS-DEG'ler elde etmek için kürenle oluşturulmuş mitokondriyal oksidatif stresle ilgili genlerle kesiştirildi. Sonrasında, STRING ve Cytoscape kullanılarak merkez genleri ve fonksiyonel modüller tanımlanan protein–protein etkileşim (PPI) ağ analizi yapıldı. Daha sonra, ROCplotter platformu kullanılarak klinik kohortlarda seçilmiş genlerin öngörücü performansını değerlendirmek için alıcı operasyonel karakteristikli (ROC) eğrisi analizi uygulandı. Son olarak, öncelikli genlerde (MTHFD2 ve PRDX3) temel varyantların potansiyel fonksiyonel ve yapısal etkisini değerlendirmek için eşanlamlı olmayan SNP (nsSNP) analizi ve yapısal modelleme yapıldı. Bu bütünleştirici iş akışı, transkriptomik, ağ, klinik ve yapısal analizleri birbirine bağlayarak potansiyel biyobelirteçleri ve terapötik hedefleri belirler. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.