A Pan-Cancer Analysis Reveals High-Frequency Genetic Alterations in Mediators of Signaling by the TGF-β Superfamily

Korkut, A.; Zaidi, S.; Kanchi, R. S.; Rao, S.; Gough, N. R.; Schultz, A.; Li, X.; Lorenzi, P. L.; Berger, A. C.; Robertson, G.; Kwong, L. N.; Datto, M.; Roszik, J.; Ling, S.; Ravikumar, V.; Manyam, G.; Rao, A.; Shelley, S.; Liu, Y.; Ju, Z.; Hansel, D.; de Velasco, G.; Pennathur, A.; Andersen, J. B.; O'Rourke, C. J.; Ohshiro, K.; Jogunoori, W.; Nguyen, B. -N.; Li, S.; Osmanbeyoglu, H. U.; Ajani, J. A.; Mani, S. A.; Houseman, A.; Wiznerowicz, M.; Chen, J.; Gu, S.; Ma, W.; Zhang, J.; Tong, P.; Cherniack, A. D.; Deng, C.; Resar, L.; Caesar-Johnson, S. J.; Demchok, J. A.; Felau, I.; Kasapi, M.; Ferguson, M. L.; Hutter, C. M.; Sofia, H. J.; Tarnuzzer, R.; Wang, Z.; Yang, L.; Zenklusen, J. C.; Zhang, J. J.; Chudamani, S.; Liu, J.; Lolla, L.; Naresh, R.; Pihl, T.; Sun, Q.; Wan, Y.; Wu, Y.; Cho, J.; Defreitas, T.; Frazer, S.; Gehlenborg, N.; Getz, G.; Heiman, D. I.; Kim, J.; Lawrence, M. S.; Lin, P.; Meier, S.; Noble, M. S.; Saksena, G.; Voet, D.; Zhang, H.; Bernard, B.; Chambwe, N.; Dhankani, V.; Knijnenburg, T.; Kramer, R.; Leinonen, K.; Liu, Y.; Miller, M.; Reynolds, S.; Shmulevich, I.; Thorsson, V.; Zhang, W.; Akbani, R.; Broom, B. M.; Hegde, A. M.; Ju, Z.; Kanchi, R. S.; Korkut, A.; Li, J.; Liang, H.; Ling, S.; Liu, W.; Lu, Y.; Mills, G. B.; K. -S., Ng; Rao, A.; Ryan, M.; Wang, J.; Weinstein, J. N.; Zhang, J.; Abeshouse, A.; Armenia, J.; Chakravarty, D.; Chatila, W. K.; de Bruijn, I.; Gao, J.; Gross, B. E.; Heins, Z. J.; Kundra, R.; La, K.; Ladanyi, M.; Luna, A.; Nissan, M. G.; Ochoa, A.; Phillips, S. M.; Reznik, E.; Sanchez-Vega, F.; Sander, C.; Schultz, N.; Sheridan, R.; Sumer, S. O.; Sun, Y.; Taylor, B. S.; Wang, J.; Zhang, H.; Anur, P.; Peto, M.; Spellman, P.; Benz, C.; Stuart, J. M.; Wong, C. K.; Yau, C.; Hayes, D. N.; Parker, J. S.; Wilkerson, M. D.; Ally, A.; Balasundaram, M.; Bowlby, R.; Brooks, D.; Carlsen, R.; Chuah, E.; Dhalla, N.; Holt, R.; Jones, S. J. M.; Kasaian, K.; Lee, D.; Ma, Y.; Marra, M. A.; Mayo, M.; Moore, R. A.; Mungall, A. J.; Mungall, K.; Robertson, A. G.; Sadeghi, S.; Schein, J. E.; Sipahimalani, P.; Tam, A.; Thiessen, N.; Tse, K.; Wong, T.; Berger, A. C.; Beroukhim, R.; Cherniack, A. D.; Cibulskis, C.; Gabriel, S. B.; Gao, G. F.; Ha, G.; Meyerson, M.; Schumacher, S. E.; Shih, J.; Kucherlapati, M. H.; Kucherlapati, R. S.; Baylin, S.; Cope, L.; Danilova, L.; Bootwalla, M. S.; Lai, P. H.; Maglinte, D. T.; Van Den Berg, D. J.; Weisenberger, D. J.; Auman, J. T.; Balu, S.; Bodenheimer, T.; Fan, C.; Hoadley, K. A.; Hoyle, A. P.; Jefferys, S. R.; Jones, C. D.; Meng, S.; Mieczkowski, P. A.; Mose, L. E.; Perou, A. H.; Perou, C. M.; Roach, J.; Shi, Y.; Simons, J. V.; Skelly, T.; Soloway, M. G.; Tan, D.; Veluvolu, U.; Fan, H.; Hinoue, T.; Laird, P. W.; Shen, H.; Zhou, W.; Bellair, M.; Chang, K.; Covington, K.; Creighton, C. J.; Dinh, H.; Doddapaneni, H.; Donehower, L. A.; Drummond, J.; Gibbs, R. A.; Glenn, R.; Hale, W.; Han, Y.; Hu, J.; Korchina, V.; Lee, S.; Lewis, L.; Li, W.; Liu, X.; Morgan, M.; Morton, D.; Muzny, D.; Santibanez, J.; Sheth, M.; Shinbrot, E.; Wang, L.; Wang, M.; Wheeler, D. A.; Xi, L.; Zhao, F.; Hess, J.; Appelbaum, E. L.; Bailey, M.; Cordes, M. G.; Ding, L.; Fronick, C. C.; Fulton, L. A.; Fulton, R. S.; Kandoth, C.; Mardis, E. R.; Mclellan, M. D.; Miller, C. A.; Schmidt, H. K.; Wilson, R. K.; Crain, D.; Curley, E.; Gardner, J.; Lau, K.; Mallery, D.; Morris, S.; Paulauskis, J.; Penny, R.; Shelton, C.; Shelton, T.; Sherman, M.; Thompson, E.; Yena, P.; Bowen, J.; Gastier-Foster, J. M.; Gerken, M.; Leraas, K. M.; Lichtenberg, T. M.; Ramirez, N. C.; Wise, L.; Zmuda, E.; Corcoran, N.; Costello, T.; Hovens, C.; Carvalho, A. L.; de Carvalho, A. C.; Fregnani, J. H.; Longatto-Filho, A.; Reis, R. M.; Scapulatempo-Neto, C.; Silveira, H. C. S.; Vidal, D. O.; Burnette, A.; Eschbacher, J.; Hermes, B.; Noss, A.; Singh, R.; Anderson, M. L.; Castro, P. D.; Ittmann, M.; Huntsman, D.; Kohl, B.; Le, X.; Thorp, R.; Andry, C.; Duffy, E. R.; Lyadov, V.; Paklina, O.; Setdikova, G.; Shabunin, A.; Tavobilov, M.; Mcpherson, C.; Warnick, R.; Berkowitz, R.; Cramer, D.; Feltmate, C.; Horowitz, N.; Kibel, A.; Muto, M.; Raut, C. P.; Malykh, A.; Barnholtz-Sloan, J. S.; Barrett, W.; Devine, K.; Fulop, J.; Ostrom, Q. T.; Shimmel, K.; Wolinsky, Y.; Sloan, A. E.; De Rose, A.; Giuliante, F.; Goodman, M.; Karlan, B. Y.; Hagedorn, C. H.; Eckman, J.; Harr, J.; Myers, J.; Tucker, K.; Zach, L. A.; Deyarmin, B.; Hu, H.; Kvecher, L.; Larson, C.; Mural, R. J.; Somiari, S.; Vicha, A.; Zelinka, T.; Bennett, J.; Iacocca, M.; Rabeno, B.; Swanson, P.; Latour, M.; Lacombe, L.; Tetu, B.; Bergeron, A.; Mcgraw, M.; Staugaitis, S. M.; Chabot, J.; Hibshoosh, H.; Sepulveda, A.; Su, T.; Wang, T.; Potapova, O.; Voronina, O.; Desjardins, L.; Mariani, O.; Roman-Roman, S.; Sastre, X.; Stern, M. -H.; Cheng, F.; Signoretti, S.; Berchuck, A.; Bigner, D.; Lipp, E.; Marks, J.; Mccall, S.; Mclendon, R.; Secord, A.; Sharp, A.; Behera, M.; Brat, D. J.; Chen, A.; Delman, K.; Force, S.; Khuri, F.; Magliocca, K.; Maithel, S.; Olson, J. J.; Owonikoko, T.; Pickens, A.; Ramalingam, S.; Shin, D. M.; Sica, G.; Van Meir, E. G.; Zhang, H.; Eijckenboom, W.; Gillis, A.; Korpershoek, E.; Looijenga, L.; Oosterhuis, W.; Stoop, H.; van Kessel, K. E.; Zwarthoff, E. C.; Calatozzolo, C.; Cuppini, L.; Cuzzubbo, S.; Dimeco, F.; Finocchiaro, G.; Mattei, L.; Perin, A.; Pollo, B.; Chen, C.; Houck, J.; Lohavanichbutr, P.; Hartmann, A.; Stoehr, C.; Stoehr, R.; Taubert, H.; Wach, S.; Wullich, B.; Kycler, W.; Murawa, D.; Wiznerowicz, M.; Chung, K.; Edenfield, W. J.; Martin, J.; Baudin, E.; Bubley, G.; Bueno, R.; De Rienzo, A.; Richards, W. G.; Kalkanis, S.; Mikkelsen, T.; Noushmehr, H.; Scarpace, L.; Girard, N.; Aymerich, M.; Campo, E.; Gine, E.; Guillermo, A. L.; Van Bang, N.; Hanh, P. T.; Phu, B. D.; Tang, Y.; Colman, H.; Evason, K.; Dottino, P. R.; Martignetti, J. A.; Gabra, H.; Juhl, H.; Akeredolu, T.; Stepa, S.; Hoon, D.; Ahn, K.; Kang, K. J.; Beuschlein, F.; Breggia, A.; Birrer, M.; Bell, D.; Borad, M.; Bryce, A. H.; Castle, E.; Chandan, V.; Cheville, J.; Copland, J. A.; Farnell, M.; Flotte, T.; Giama, N.; Ho, T.; Kendrick, M.; Kocher, J. -P.; Kopp, K.; Moser, C.; Nagorney, D.; O'Brien, D.; O'Neill, B. P.; Patel, T.; Petersen, G.; Que, F.; Rivera, M.; Roberts, L.; Smallridge, R.; Smyrk, T.; Stanton, M.; Thompson, R. H.; Torbenson, M.; Yang, J. D.; Zhang, L.; Brimo, F.; Ajani, J. A.; Angulo Gonzalez, A. M.; Behrens, C.; Bondaruk, J.; Broaddus, R.; Czerniak, B.; Esmaeli, B.; Fujimoto, J.; Gershenwald, J.; Guo, C.; Lazar, A. J.; Logothetis, C.; Meric-Bernstam, F.; Moran, C.; Ramondetta, L.; Rice, D.; Sood, A.; Tamboli, P.; Thompson, T.; Troncoso, P.; Tsao, A.; Wistuba, I.; Carter, C.; Haydu, L.; Hersey, P.; Jakrot, V.; Kakavand, H.; Kefford, R.; Lee, K.; Long, G.; Mann, G.; Quinn, M.; Saw, R.; Scolyer, R.; Shannon, K.; Spillane, A.; Stretch, J.; Synott, M.; Thompson, J.; Wilmott, J.; Al-Ahmadie, H.; Chan, T. A.; Ghossein, R.; Gopalan, A.; Levine, D. A.; Reuter, V.; Singer, S.; Singh, B.; Tien, N. V.; Broudy, T.; Mirsaidi, C.; Nair, P.; Drwiega, P.; Miller, J.; Smith, J.; Zaren, H.; Park, J. -W.; Hung, N. P.; Kebebew, E.; Linehan, W. M.; Metwalli, A. R.; Pacak, K.; Pinto, P. A.; Schiffman, M.; Schmidt, L. S.; Vocke, C. D.; Wentzensen, N.; Worrell, R.; Yang, H.; Moncrieff, M.; Goparaju, C.; Melamed, J.; Pass, H.; Botnariuc, N.; Caraman, I.; Cernat, M.; Chemencedji, I.; Clipca, A.; Doruc, S.; Gorincioi, G.; Mura, S.; Pirtac, M.; Stancul, I.; Tcaciuc, D.; Albert, M.; Alexopoulou, I.; Arnaout, A.; Bartlett, J.; Engel, J.; Gilbert, S.; Parfitt, J.; Sekhon, H.; Thomas, G.; Rassl, D. M.; Rintoul, R. C.; Bifulco, C.; Tamakawa, R.; Urba, W.; Hayward, N.; Timmers, H.; Antenucci, A.; Facciolo, F.; Grazi, G.; Marino, M.; Merola, R.; de Krijger, R.; Gimenez-Roqueplo, A. -P.; Piche, A.; Chevalier, S.; Mckercher, G.; Birsoy, K.; Barnett, G.; Brewer, C.; Farver, C.; Naska, T.; Pennell, N. A.; Raymond, D.; Schilero, C.; Smolenski, K.; Williams, F.; Morrison, C.; Borgia, J. A.; Liptay, M. J.; Pool, M.; Seder, C. W.; Junker, K.; Omberg, L.; Dinkin, M.; Manikhas, G.; Alvaro, D.; Bragazzi, M. C.; Cardinale, V.; Carpino, G.; Gaudio, E.; Chesla, D.; Cottingham, S.; Dubina, M.; Moiseenko, F.; Dhanasekaran, R.; Becker, K. -F.; Janssen, K. -P.; Slotta-Huspenina, J.; Abdel-Rahman, M. H.; Aziz, D.; Bell, S.; Cebulla, C. M.; Davis, A.; Duell, R.; Elder, J. B.; Hilty, J.; Kumar, B.; Lang, J.; Lehman, N. L.; Mandt, R.; Nguyen, P.; Pilarski, R.; Rai, K.; Schoenfield, L.; Senecal, K.; Wakely, P.; Hansen, P.; Lechan, R.; Powers, J.; Tischler, A.; Grizzle, W. E.; Sexton, K. C.; Kastl, A.; Henderson, J.; Porten, S.; Waldmann, J.; Fassnacht, M.; Asa, S. L.; Schadendorf, D.; Couce, M.; Graefen, M.; Huland, H.; Sauter, G.; Schlomm, T.; Simon, R.; Tennstedt, P.; Olabode, O.; Nelson, M.; Bathe, O.; Carroll, P. R.; Chan, J. M.; Disaia, P.; Glenn, P.; Kelley, R. K.; Landen, C. N.; Phillips, J.; Prados, M.; Simko, J.; Smith-McCune, K.; Vandenberg, S.; Roggin, K.; Fehrenbach, A.; Kendler, A.; Sifri, S.; Steele, R.; Jimeno, A.; Carey, F.; Forgie, I.; Mannelli, M.; Carney, M.; Hernandez, B.; Campos, B.; Herold-Mende, C.; Jungk, C.; Unterberg, A.; von Deimling, A.; Bossler, A.; Galbraith, J.; Jacobus, L.; Knudson, M.; Knutson, T.; Ma, D.; Milhem, M.; Sigmund, R.; Godwin, A. K.; Madan, R.; Rosenthal, H. G.; Adebamowo, C.; Adebamowo, S. N.; Boussioutas, A.; Beer, D.; Giordano, T.; Mes-Masson, A. -M.; Saad, F.; Bocklage, T.; Landrum, L.; Mannel, R.; Moore, K.; Moxley, K.; Postier, R.; Walker, J.; Zuna, R.; Feldman, M.; Valdivieso, F.; Dhir, R.; Luketich, J.; Mora Pinero, E. M.; Quintero-Aguilo, M.; Carlotti, C. G.; Dos Santos, J. S.; Kemp, R.; Sankarankuty, A.; Tirapelli, D.; Catto, J.; Agnew, K.; Swisher, E.; Creaney, J.; Robinson, B.; Shelley, C. S.; Godwin, E. M.; Kendall, S.; Shipman, C.; Bradford, C.; Carey, T.; Haddad, A.; Moyer, J.; Peterson, L.; Prince, M.; Rozek, L.; Wolf, G.; Bowman, R.; Fong, K. M.; Yang, I.; Korst, R.; Rathmell, W. K.; Fantacone-Campbell, J. L.; Hooke, J. A.; Kovatich, A. J.; Shriver, C. D.; Dipersio, J.; Drake, B.; Govindan, R.; Heath, S.; Ley, T.; Van Tine, B.; Westervelt, P.; Rubin, M. A.; Lee, J. I.; Aredes, N. D.; Mariamidze, A.; Weinstein, J. N.; Mishra, L.; Akbani, R.

doi:10.1016/j.cels.2018.08.010

We present an integromic analysis of gene alterations that modulate transforming growth factor β (TGF-β)-Smad-mediated signaling in 9,125 tumor samples across 33 cancer types in The Cancer Genome Atlas (TCGA). Focusing on genes that encode mediators and regulators of TGF-β signaling, we found at least one genomic alteration (mutation, homozygous deletion, or amplification) in 39% of samples, with highest frequencies in gastrointestinal cancers. We identified mutation hotspots in genes that encode TGF-β ligands (BMP5), receptors (TGFBR2, AVCR2A, and BMPR2), and Smads (SMAD2 and SMAD4). Alterations in the TGF-β superfamily correlated positively with expression of metastasis-associated genes and with decreased survival. Correlation analyses showed the contributions of mutation, amplification, deletion, DNA methylation, and miRNA expression to transcriptional activity of TGF-β signaling in each cancer type. This study provides a broad molecular perspective relevant for future functional and therapeutic studies of the diverse cancer pathways mediated by the TGF-β superfamily. To date, there are no studies of the TGF-β superfamily of signaling pathways across multiple cancers. This study represents a key starting point for unraveling the role of this complex superfamily in 33 divergent cancer types from over 9,000 patients.