子宫内膜癌的多组织学高分文献1蛋白组织学特征
出版单位:得克萨斯州休斯敦贝勒医学院等。
子宫内膜癌是起源于子宫内膜的恶性肿瘤。2020年2月13日，《细胞》杂志发表了一篇关于子宫内膜癌的大规模多组研究报告，描述了95例子宫内膜癌的特征，包括83例子宫内膜样肿瘤和12例浆液性肿瘤，以及49例正常组织。研究人员对每个肿瘤和正常样本的全外显子、全基因组、全转录组和miRNA进行测序，并分析DNA甲基化，量化样本中蛋白质和PTM位点的相对水平。
肿瘤分为四种基因组亚型:POLE，一种罕见的超突变亚型，具有子宫内膜样组织学，预后良好；微卫星不稳定性(MSI)，一种超突变子宫内膜样亚型；低拷贝数(CNV)，包括大多数其他子宫内膜异位症病例；高CNV包括所有浆液性和最具侵袭性的子宫内膜样肿瘤。该队列包括7个极，25个MSI，43个低CNV肿瘤和20个高CNV肿瘤。蛋白质和PTM的水平因基因组亚型而异。
研究小组报告说，在7个极肿瘤中发现了约61%的所有体细胞突变，在该队列中，MSI肿瘤携带88%的所有InDel。此外，他们还将INPPL1、KMT2B和JAK1鉴定为MSI亚型的推定显著突变基因(SMG)。在另一项分析中，研究小组检查了TP53突变，并在队列中的23种肿瘤中发现了它们，包括所有浆液性癌症。不是将所有的TP53突变肿瘤分组在一起并寻找单一的分子表型，而是通过突变类型和位置将它们分开，并鉴定了一些蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学特征。
该小组还比较了癌症亚型之间的蛋白质和转录组的变化。他们根据DNA损伤反应(DDR)标记的磷蛋白对每个样本进行评分，发现DDR含量高的样本富含浆液性肿瘤，因此富含CNV高亚型。子宫内膜样肿瘤来自高CNV、POLE和MSI基因组亚组。这说明活性DNA损伤的信号转导很大程度上不依赖于基因组亚型。
作者强调，结合基因组和转录组测量的蛋白质、磷酸化和乙酰化的综合定量测量不仅为癌变相关的基本生物学过程提供了新颖的见解，而且为子宫内膜癌的潜在治疗提供了有趣的线索。
95例子宫内膜癌具有蛋白组织学特征，包括83例子宫内膜样癌和12例浆液性肿瘤。该分析揭示了p53和Wnt /β-catenin通路紊乱的可能新结果，确定了circRNA在上皮-间质转化中的潜在作用，并提供了关于临床和基因组肿瘤亚群的蛋白质组学标记物的新信息，包括已知的药物相关通路。广泛的全基因组乙酰化研究对Wnt信号和组蛋白乙酰化的调控机制产生了深刻的见解。该研究还表征了肿瘤免疫状态的各个方面，包括免疫原性变化、新抗原、常见癌症/睾丸抗原和免疫微环境，这些都可以为免疫治疗决策提供依据。
蛋白质基因组学为子宫内膜癌的信号转导提供了新的视角。
全乙酰化基团和磷蛋白基团的研究发现了新的调控机制；
QKI、circRNA和miRNA形成一个潜在的反馈环，促进EMT；
抗原呈递缺陷可使MSI肿瘤抵抗关卡阻断。
在95例子宫内膜癌肿瘤(子宫内膜样肿瘤83例，浆液性肿瘤12例)中，有7例为极癌，25例为MSI，43例为低CNV，20例为高CNV。蛋白质和PTM的水平在基因组亚型之间是不同的。低CNV亚型中细胞周期蛋白的相对磷酸化水平较低，磷酸化与细胞转运和代谢蛋白的增加有关。高CNV亚型增强了参与ATM信号转导蛋白的磷酸化。极点、MSI和高CNV亚型通常抑制错配修复。浆液性样本具有最高的上调核糖体生物合成，这与癌症的不良预后有关。
大约61%的所有体细胞突变发生在7极肿瘤中。MSI肿瘤携带队列中所有InDel的88%，微卫星InDel分析发现该亚型的显著突变基因(SMG)突变率较高。所有JAK1移码突变均在MSI样本中，且来自微卫星插入缺失，与MSI样本中高肿瘤分级有关，促进免疫逃逸。
在第一部分中，通过多组学的整体相关性总结了所有的样本特征。在下文中，更多的重点放在2-3组学的局部相关性上，并且在特定的分子或途径水平上解释一些详细的特征。
从显著突变基因(SMG)入手，讨论了对蛋白质组(侧重于突变与蛋白质表达的关系)和磷酸化蛋白质组(侧重于突变与蛋白质活性的关系)的影响。在具有TP53突变的肿瘤中观察到p53本身和p53途径中的其它蛋白(例如CDK1和CHEK1)的水平增加。顺式磷酸化ARID1A、MAP3K4、KMT2D和INPPL1水平下降，但磷酸化β-catenin和p53水平上升。截短突变导致ARID1A、INPPL1、JAK1、PTEN和RBM27的蛋白水平降低。群组中突变对蛋白质水平的影响通常与磷蛋白水平相关，组合RNA水平的无差异表明与翻译和蛋白质稳定性相关的强调节。
患者癌组织中乙酰化酶的特征是有限的，并且观察到子宫内膜癌肿瘤中乙酰化蛋白的富集涉及剪接、RNA转运、蛋白合成和降解以及代谢途径。组蛋白乙酰化模式在很大程度上是异质性的，但与离散的基因组亚型或临床特征没有很强的相关性。BRD3蛋白水平与H2B的几个N-末端乙酰化位点呈正相关，这表明BRD3可能与H2B的N-末端乙酰基残基结合以防止去乙酰化。IRT1和SIRT3与H3乙酰化的负相关表明这些组蛋白去乙酰化酶可以调节H3K27和K36的乙酰化水平。
为了评估突变如何影响组蛋白乙酰化，强调了乙酰化驱动机制在Wnt信号转导中的重要性。CTNNB1热突变体中BRD3和SIRT1的蛋白水平增加，H2B乙酰化水平高的样品中几个Wnt途径基因的基因表达上调。
FOXA2-K274的脱乙酰化会降低FOXA2的稳定性。低CNV亚型中FOXA2乙酰化程度的增加可能表明该蛋白的稳定性和活性提高，这可能促进低CNV子宫内膜癌的增殖。
这部分是乙酰化和基因组变异的局部相关性分析。该结果强调了子宫内膜癌中乙酰基的异质性以及显著突变基因(SMG)对组蛋白乙酰化水平的潜在影响，这可能通过与Wnt信号通路、BRD蛋白和甲基化蛋白的相互作用对肿瘤生物学产生全面影响。还确定了翻译延伸因子的肿瘤特异性上调和甲基转移酶蛋白中乙酰化水平的上调，以及FOXA2在更具侵袭性的CNV亚型中的潜在作用。
DNA甲基化分析显示MSI肿瘤中CpG岛甲基化增加，导致DNA修复途径被抑制。通过转录组学和蛋白质组学数据对体细胞拷贝数变化(SCNA)的综合分析表明，在高CNV的肿瘤中，反式作用最强的SCNA集中在染色体1q、3q、4q和20q上。1q的扩增与p53通路的抑制有关，与3q扩增正相关的蛋白包括DNA复制和细胞周期蛋白，受4q缺失影响最大的通路包括细胞骨架和纤毛装配。结合DNA甲基化修饰，阐述了DNA修复途径的表观沉默。拷贝数变异和表达谱分析的结合解释了缺失或扩增和表达之间的不平衡。
根据ceRNA机制对circRNA的一小部分也进行了讨论。circRNA调节因子QKI的蛋白水平在EMT过程中上调，它可以通过调节数百个选择性剪接靶点来促进EMT。由于circRNA可以充当miRNA海绵来调节miRNA的活性，作者预测了circRNA中与QKI水平相关的miRNA结合位点，发现这些miRNA的活性可能被QKI阻断，提示了DNA修复中促进EMT的机制。
大规模组学数据集的最终目标是找到清晰区分疾病亚型的关键分子。为了促进早期诊断和确定可能的治疗靶点，鉴定分子亚型标记是非常重要的。作者通过结合基因组变异、转录、蛋白质和表观修饰水平来寻找标记。考虑到药物靶向主要是蛋白质相互作用，蛋白质磷酸化修饰是重点。因为无论组织学如何，高CNV肿瘤患者的预后都特别差，所以我们专注于发现过度活性的蛋白以开发新的化疗药物。根据蛋白数据推断的激酶活性，在高CNV的子宫内膜样肿瘤中激活的几种激酶可以被许多FDA批准的药物靶向。
将蛋白质、磷酸化和乙酰化的综合定量测量与基因组和转录组的测量相结合，不仅为与癌变相关的基本生物学过程提供了新的见解，而且为子宫内膜癌的新治疗提供了令人着迷的线索。本研究从基因组、转录组和蛋白质组学水平全面介绍了子宫内膜癌的分子系统。它证实了先前在基因组和转录组水平描述的预测事件的蛋白质水平表达，并证明了子宫内膜癌的不同亚型可以通过它们的蛋白质水平和随后的翻译后修饰模式来可靠地区分。虽然本文提供的结果主要是观察性的，但它们为临床相关性的几个假设提供了基础，这些假设可以由科学界进一步探索。