ZNF429: A POTENTIAL NEW REGULATOR OF EXTRACELLULAR MATRIX REMODELING IN OVARIAN CANCER

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Details
  • Presentation type: MS - Master's student
  • Track: Bioinformatics
  • Keywords: ovarian cancer; KRAB-ZNF; Transcription Regulation; Transcription Repressors; Single-Cell RNA-Seq;
  • 1 Bioinformatics and Computational Biology Lab, Division of Experimental and Translational Research, Brazilian National Cancer Institute, Rio de Janeiro, RJ
  • 2 Bioinformatics and Computational Biology Lab, Brazilian National Cancer Institute, Rio de Janeiro, RJ
  • 3 Tumour Functional Biology Group, Division of Experimental and Translational Research, Brazilian National Cancer Institute, Rio de Janeiro, RJ
  • 4 Gynecologic Oncology Department and Clinical Research Division, Brazilian National Cancer Institute, Rio de Janeiro, RJ
  • 5 Division of Pathology, Brazilian National Cancer Institute, Rio de Janeiro, RJ

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Abstract

INTRODUCTION AND OBJECTIVES: Ovarian cancer (OV) has the highest mortality rate among all gynecological cancers, and the most prevalent OV subtype is the high grade serous ovarian carcinoma (HGSOC). The KRAB-ZNF protein family is characterized by the presence of a Zinc-finger domain, which grants the protein DNA-binding specificity, and a Krüppel-associated box domain, capable of recruiting proteins that work as scaffolding for chromatin-modifying protein complexes, generally acting as transcription repressors. ZNF429 codes for a poorly studied protein from this family and its expression shows an association with overall survival in HGSOC patients. Therefore, we aim to identify the mechanism by which ZNF429 impacts disease progression. MATERIAL AND METHODS: RNA sequencing (RNA-Seq), Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium (CPTAC) iTraq protein detection, and clinical data from The Cancer Genome Atlas (TCGA), Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE) RNA-Seq data, Chromatin Immunoprecipitation-exonuclease sequencing (ChIP-exo) data for ZNF429 (GSM2466552), and single-cell RNA-seq data from HGSOC were used to investigate the association between ZNF429 expression and patient overall survival and to identify genes potentially regulated by ZNF429 and their possible cell of origin. Samples and cell lineages were classified into High and Low expression groups according to ZNF429 expression profiles. Pathway enrichment analysis was performed through the WebGestalt website. RESULTS AND CONCLUSION: Bulk RNA-seq analysis indicated that high ZNF429 expression is associated with better prognosis in HGSOC (p < 0.0001, HR: 0.28, CI.95: 0.17~0.47). Differential expression analysis combined with ChIP-exo data revealed 355 peaks related to 141 unique differentially expressed genes (DEG). Of note, several of the downregulated genes were enriched in the “Extracellular matrix organization” pathway. TCGA proteomic data analysis indicated that several of these potential targets were downregulated also in the protein level in HGSOC samples expressing high levels of ZNF429. There was no difference in gene expression when ovarian cancer cell lines from CCLE were analyzed. This indicates that expression of ZNF429 possibly comes from non-malignant cells. Thus, we analyzed ovarian cancer single-cell RNA-seq data in order to identify the origin of ZNF429 and its targets. ZNF429 expression was detected in different cells, but potential targets were mostly expressed by fibroblasts. Thereby, we believe that ZNF429 acts as a transcription regulator in fibroblasts by modulating targets involved in extracellular matrix organization and thereby facilitating the spread of malignant cells, which could explain the association between ZNF429 expression and patient overall survival. We aim to validate these results in future investigations by analyzing samples from an INCA's cohort and also constructing knockout cell lines using CRISPR-CAS9.

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Author

Jéssica Gonçalves Vieira da Cruz

Boa tarde, Luciana!
Muito obrigada!

A idéia é seguir com a avaliação de amostras de pacientes do INCA, primeiramente detectando a presença de ZNF429 por meio de imunohistoquímica para a estratificação das pacientes e validação da associação com a sobrevida global, e também avaliar a expressão de alguns dos possíveis alvos por meio de qRT-PCR. 
Algo que também está em nosso planejamento é a identificação por imunohistoquímica de marcadores de fibroblastos, o que vai nos ajudar a entender se existe uma possível diferença na expressão ZNF429 nestas células, e a partir daí podemos pensar em talvez analisar estado de ativação destes fibroblastos, talvez marcação específica para CAFs para identificar se existe uma diferença na proporção de CAFs em grupos de alta ou baixa expressão de ZNF429.

Espero ter respondido sua pergunta. Muito obrigada pelo interesse no trabalho!

Author

Jéssica Gonçalves Vieira da Cruz

Boa tarde, Antonio! Muito obrigada!
No caso a associação da expressão de ZNF429 com a sobrevida é entre a alta expressão de ZNF429 e um melhor prognóstico. Como as KRAB-ZNFs são conhecidas como repressoras da transcrição gênica, os genes potencialmente regulados dessa forma estariam aumentados mesmo no grupo de menor expressão, como é o caso do VCAM1. Alguns estudos recentes mostraram correlação entre o aumento da expressão de VCAM1 com metástase e pior prognóstico em pacientes de CRC, além de influenciar a capacidade de invasividade e ativação de programa de EMT em linhagens de CRC, o que corroboraria com essa idéia de que a regulação de alvos como esse por ZNF429 ser uma das razões pela qual a expressão de ZNF429 se associa com a sobrevida.


Quanto a exploração da via de degradação, os genes enriquecidos nesta via estão contidos na via de organização, já que diferentes vias podem ter redundância nos genes presentes. Sendo assim eu selecionei focar na via de organização por ser a que continha mais genes. 


A idéia agora é, primeiramente, validar o que a gente observou quanto a associação entre a expressão de ZNF429 e a sobrevida das pacientes e depois olhar para os alvos. Além disso vamos também tentar identificar se temos diferença na expressão especificamente em fibroblastos no microambiente tumoral (além da diferença na abundância desses fibroblastos) nas amostras classificadas como alta ou baixa expressão de ZNF429, para clarificar essa hipótese da regulação de alvos nos fibroblastos.

Espero ter sanado suas dúvidas! Qualquer outra dúvida, sugestão ou crítica é só dizer!
Muito obrigada, mais uma vez, pelo interesse.