Obezite ilişkili kolorektal kanserde hücre döngüsü düzenleyici merkezlerin ağ rehberliğinde belirlenmesi ve çoklu hedeflenmesi
Öz
Amaç: Obezite ile ilişkili kolorektal kanser (CRC), tek hedefli tedavilerin etkinliğini sınırlayan karmaşık moleküler mekanizmalar içerir. Bu çalışmada, bu mekanizmaların temel düzenleyici merkez proteinlerini belirlemek ve CRC interaktomunun (etkileşim ağı) kritik bileşenlerini eşzamanlı olarak modüle edebilen çok hedefli bir ligand (MTDL) tasarlamak için bütünleşik bir hesaplamalı çerçeve geliştirilmesi amaçlanmıştır.
Gereçler ve Yöntem: CRC ve karşılık gelen sağlıklı doku örnekleri arasındaki diferansiyel gen ekspresyon analizi ile kolon adenokarsinomunda ekspresyonu artmış genler belirlenmiştir. Topolojik analiz kullanılarak merkezi (hub) proteinleri saptamak amacıyla, bu genlerden yüksek güvenilirlikli bir protein-protein etkileşim ağı oluşturulmuştur. Bu merkezleri hedeflemek için, yapı tabanlı de novo ligand tasarımı ve moleküler yanaştırma yöntemleri uygulanmıştır. Son olarak, aday MTDL, doğal bileşik kütüphanelerindeki benzerlik taraması ile desteklenen in silico farmakokinetik (ADME) ve toksisite profillemesine tabi tutulmuştur.
Bulgular: Toplamda 786 yüksek düzeyde ifade edilen (upregulated) gen belirlenmiş ve bunların 204'ünün yoğun bir fonksiyonel interaktom oluşturduğu görülmüştür. Tamamı hücre döngüsü düzenlemesi için kritik öneme sahip olan üç merkezi hub (CDC6, CCNB1 ve CDC25C), terapötik hedefler olarak önceliklendirilmiştir. Tasarlanan MTDL, fonksiyonel olarak korunmuş alanlarla etkileşime girerek tüm hedeflerde olumlu bağlanma afiniteleri göstermiştir. Dahası, ligand; yüksek gastrointestinal emilim ve düşük toksisite riski ile karakterize edilen, ilaca benzer uygun bir profile sahip olduğu gözlemlenmiştir. Doğal bileşik kütüphanelerinin taranması, önerilen iskelet yapısının kimyasal uygulanabilirliğini destekleyen ve benzer bağlanma profillerine sahip birkaç analog ortaya çıkarmıştır.
Sonuç: Bu çalışma, obezite ile ilişkili kompleks CRC kanserinde çok hedefli ilaç tasarımı için ağ rehberliğinde (network-guided) bir çerçeve sunmaktadır. "Tek hedef, tek ilaç" modelinden sistem düzeyinde bir yaklaşıma geçişi temsil eden MTDL ve doğal analogları; obezite kaynaklı karmaşık kanserlerin tedavisinde, deneysel doğrulama aşamasına geçilmeye değer, gelecek vadeden aday bileşiklerdir.
Anahtar Kelimeler
obezite ilişkili kanser, hücre döngüsü düzenlemesi, protein-protein etkileşim ağı, çok hedefli ligand, doğal bileşik yapısal analogları.
Network-guided identification and multi-targeting of cell cycle regulatory hubs in obesity-linked colorectal cancer
Öz
Purpose: Obesity-associated colorectal cancer (CRC) involves complex molecular networks that limit the effectiveness of single-target therapies. This study aimed to develop an integrative computational pipeline for identifying key regulatory hubs and designing a multi-target-directed ligand (MTDL) capable of simultaneously modulating critical components of the CRC interactome.
Materials and Methods: Differential gene expression analysis between CRC and corresponding healthy tissue-derived samples identified upregulated genes in colon adenocarcinoma. A high-confidence protein–protein interaction network was constructed from these genes to identify central hub proteins using topological analysis. To target these hubs, structure-based de novo ligand design and molecular docking were employed to evaluate binding affinities and multi-target potential. Finally, the candidate MTDL underwent in silico pharmacokinetic (ADME) and toxicity profiling, supplemented by a similarity search within natural compound libraries.
Results: A total of 786 upregulated genes were identified, of which 204 formed a dense functional interactome. Three central hubs (CDC6, CCNB1, and CDC25C), all critical to cell cycle regulation, were prioritized as therapeutic targets. The designed MTDL demonstrated favorable binding affinities across all targets, interacting with functionally conserved domains. Furthermore, the ligand exhibited a favorable drug-like profile, characterized by high gastrointestinal absorption and a low toxicity risk. Screening of natural product libraries yielded several analogs with comparable binding profiles, supporting the chemical feasibility of the proposed scaffold.
Conclusion: This study presents a network-guided framework for multi-target drug design in CRC. By shifting from a "one-target, one-drug" model to a systems-level approach, the proposed MTDL and its natural analogs represent promising candidates for experimental validation in the treatment of complex, obesity-associated CRC.
Anahtar Kelimeler
Obesity-associated cancer, cell cycle regulation, protein-protein interaction network, multi-target-directed ligand, natural product structural analogs.