Published January 1, 2021 | Version v1
Publication Open

Mangifera indica Extracts as Novel PKM2 Inhibitors for Treatment of Triple Negative Breast Cancer

Creators

  • 1. Government College University, Faisalabad
  • 2. Northeast Normal University
  • 3. Stomatology Hospital
  • 4. Guangzhou Medical University
  • 5. University of Faisalabad
  • 6. University of Agriculture Faisalabad
  • 7. Çankırı Karatekin University

Description

Pyruvate kinase (PK), a key enzyme that determines glycolytic activity, has been known to support the metabolic phenotype of tumor cells, and specific pyruvate kinase isoform M2 (PKM2) has been reported to fulfill divergent biosynthetic and energetic requirements of cancerous cells. PKM2 is overexpressed in several cancer types and is an emerging drug target for cancer during recent years. Therefore, this study was carried out to identify PKM2 inhibitors from natural products for cancer treatment. Based on the objectives of this study, firstly, plant extract library was established. In order to purify protein for the establishment of enzymatic assay system, pET‐28a‐HmPKM2 plasmid was transformed to E. coli BL21 (DE3) cells for protein expression and purification. After the validation of enzymatic assay system, plant extract library was screened for the identification of inhibitors of PKM2 protein. Out of 51 plant extracts screened, four extracts Mangifera indica (leaf, seed, and bark) and Bombex ceiba bark extracts were found to be inhibitors of PKM2. In the current study, M. indica (leaf, seed, and bark) extracts were further evaluated dose dependently against PKM2. These extracts showed different degrees of concentration‐dependent inhibition against PKM2 at 90‐360 μ g/ml concentrations. We have also investigated the anticancer potential of these extracts against MDA‐MB231 cells and generated dose‐response curves for the evaluation of IC 50 values. M. indica (bark and seed) extracts significantly halted the growth of MDA‐MB231 cells with IC 50 values of 108 μ g/ml and 33 μ g/ml, respectively. Literature‐based phytochemical analysis of M. indica was carried out, and M. indica ‐derived 94 compounds were docked against three binding sites of PKM2 for the identification of PKM2 inhibitors. The results of in silico based screening have unveiled various PKM2 modulators; however, further studies are recommended to validate their PKM2 inhibitory potential via in vitro biochemical assay. The results of this study provide novel findings for possible mechanism of action of M. indica (bark and seed) extracts against TNBC via PKM2 inhibition suggesting that M. indica might be of therapeutic interest for the treatment of TNBC.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

من المعروف أن البيروفات كيناز (PK)، وهو إنزيم رئيسي يحدد نشاط تحلل السكر، يدعم النمط الظاهري الأيضي للخلايا السرطانية، وقد تم الإبلاغ عن أن البيروفات كيناز إيسوفورم M2 (PKM2) يفي بمتطلبات التخليق الحيوي والطاقة المتباينة للخلايا السرطانية. يتم التعبير عن PKM2 بشكل مفرط في العديد من أنواع السرطان وهو هدف دوائي ناشئ للسرطان خلال السنوات الأخيرة. لذلك، أجريت هذه الدراسة لتحديد مثبطات PKM2 من المنتجات الطبيعية لعلاج السرطان. بناءً على أهداف هذه الدراسة، أولاً، تم إنشاء مكتبة مستخلصات نباتية. من أجل تنقية البروتين لإنشاء نظام الفحص الأنزيمي، تم تحويل بلازميد PET -28A- HmPKM2 إلى خلايا E. coli BL21 (DE3) للتعبير عن البروتين وتنقيته. بعد التحقق من صحة نظام الفحص الأنزيمي، تم فحص مكتبة المستخلصات النباتية لتحديد مثبطات بروتين PKM2. من بين 51 مستخلصًا نباتيًا تم فحصها، تم العثور على أربعة مستخلصات Mangifera indica (الأوراق والبذور واللحاء) ومستخلصات لحاء Bombex ceiba مثبطات لـ PKM2. في الدراسة الحالية، تم تقييم مستخلصات M. indica (الأوراق والبذور واللحاء) بجرعة أكبر اعتمادًا على PKM2. أظهرت هذه المستخلصات درجات مختلفة من التثبيط المعتمد على التركيز ضد PKM2 بتركيزات 90-360 ميكروغرام/مل. لقد حققنا أيضًا في الإمكانات المضادة للسرطان لهذه المستخلصات ضد خلايا MDA- MB231 وولدنا منحنيات استجابة للجرعة لتقييم قيم IC 50. مستخلصات م. إنديكا (اللحاء والبذور) أوقفت بشكل كبير نمو خلايا MDA‐ MB231 بقيم IC 50 تبلغ 108 ميكروغرام/مل و 33 ميكروغرام/مل، على التوالي. تم إجراء تحليل كيميائي نباتي قائم على الأدبيات لـ M. INDICA، وتم إرساء M. INDICA 94 مركبًا مقابل ثلاثة مواقع ربط لـ PKM2 لتحديد مثبطات PKM2. كشفت نتائج الفحص القائم على السيليكو عن العديد من مُعدِّلات PKM2 ؛ ومع ذلك، يوصى بإجراء مزيد من الدراسات للتحقق من صحة إمكانات تثبيط PKM2 الخاصة بهم عن طريق الفحص الكيميائي الحيوي في المختبر. توفر نتائج هذه الدراسة نتائج جديدة لآلية عمل محتملة لمستخلصات M. INDICA (اللحاء والبذور) ضد TNBC عبر تثبيط PKM2 مما يشير إلى أن M. INDICA قد تكون ذات أهمية علاجية لعلاج TNBC.

Translated Description (French)

La pyruvate kinase (PK), une enzyme clé qui détermine l'activité glycolytique, est connue pour soutenir le phénotype métabolique des cellules tumorales, et il a été rapporté que l'isoforme spécifique de la pyruvate kinase M2 (PKM2) répond aux besoins biosynthétiques et énergétiques divergents des cellules cancéreuses. PKM2 est surexprimé dans plusieurs types de cancer et est une cible médicamenteuse émergente pour le cancer au cours des dernières années. Par conséquent, cette étude a été réalisée pour identifier les inhibiteurs de PKM2 à partir de produits naturels pour le traitement du cancer. Sur la base des objectifs de cette étude, tout d'abord, une bibliothèque d'extraits de plantes a été établie. Afin de purifier les protéines pour l'établissement d'un système de dosage enzymatique, le plasmide pET‐28a‐HmPKM2 a été transformé en cellules BL21 (de3) d'E. coli pour l'expression et la purification des protéines. Après la validation du système de dosage enzymatique, la banque d'extraits de plantes a été criblée pour l'identification des inhibiteurs de la protéine PKM2. Sur 51 extraits de plantes criblés, quatre extraits de Mangifera indica (feuilles, graines et écorce) et des extraits d'écorce de Bombex ceiba se sont avérés être des inhibiteurs de PKM2. Dans la présente étude, les extraits de M. indica (feuilles, graines et écorce) ont été évalués en fonction de la dose par rapport à PKM2. Ces extraits ont montré différents degrés d'inhibition dépendante de la concentration contre PKM2 à des concentrations de 90‐360 μ g/ml. Nous avons également étudié le potentiel anticancéreux de ces extraits contre les cellules MDA‐MB231 et généré des courbes dose-réponse pour l'évaluation des valeurs de l'IC 50. Les extraits de M. indica (écorce et graine) ont significativement stoppé la croissance des cellules MDA‐MB231 avec des valeurs de CI 50 de 108 μ g/ml et 33 μ g/ml, respectivement. Une analyse phytochimique de M. indica baséesur la littérature a été réalisée, et 94 composés dérivés de M. indica ont été ancrés contre trois sites de liaison de PKM2 pour l'identification des inhibiteurs de PKM2. Les résultats du dépistage in silico ont révélé divers modulateurs de PKM2 ; cependant, d'autres études sont recommandées pour valider leur potentiel inhibiteur de PKM2 via un test biochimique in vitro. Les résultats de cette étude fournissent de nouveaux résultats sur le mécanisme d'action possible des extraits de M. indica (écorce et graines) contre le CSTN via l'inhibition de PKM2, suggérant que M. indica pourrait présenter un intérêt thérapeutique pour le traitement du CSTN.

Translated Description (Spanish)

Se sabe que la piruvato quinasa (PK), una enzima clave que determina la actividad glucolítica, apoya el fenotipo metabólico de las células tumorales, y se ha informado que la isoforma específica de piruvato quinasa M2 (PKM2) cumple con los requisitos biosintéticos y energéticos divergentes de las células cancerosas. PKM2 se sobreexpresa en varios tipos de cáncer y es un objetivo farmacológico emergente para el cáncer durante los últimos años. Por lo tanto, este estudio se llevó a cabo para identificar inhibidores de PKM2 a partir de productos naturales para el tratamiento del cáncer. Con base en los objetivos de este estudio, en primer lugar, se estableció la biblioteca de extractos de plantas. Con el fin de purificar la proteína para el establecimiento del sistema de ensayo enzimático, el plásmido pET-28a-HmPKM2 se transformó en células E. coli BL21 (DE3) para la expresión y purificación de proteínas. Después de la validación del sistema de ensayo enzimático, se analizó la biblioteca de extractos de plantas para la identificación de inhibidores de la proteína PKM2. De los 51 extractos de plantas examinados, se encontró que cuatro extractos de Mangifera indica (hoja, semilla y corteza) y extractos de corteza de ceiba Bombex eran inhibidores de PKM2. En el estudio actual, los extractos de M. indica (hoja, semilla y corteza) se evaluaron adicionalmente en función de la dosis frente a PKM2. Estos extractos mostraron diferentes grados de inhibición dependiente de la concentración contra PKM2 a concentraciones de90-360 μ g/ml. También hemos investigado el potencial anticancerígeno de estos extractos contra las células MDA-MB231 y generado curvas de dosis-respuesta para la evaluación de los valores de IC 50. Los extractos de M. indica (corteza y semilla) detuvieron significativamente el crecimiento de células MDA-MB231 con valores de IC 50 de 108 μ g/ml y 33 μ g/ml, respectivamente. Se llevó a cabo un análisis fitoquímico basadoen la literatura de M. indica, y se acoplaron 94 compuestos derivados de M. indica contra tres sitios de unión de PKM2 para la identificación de inhibidores de PKM2. Los resultados del cribado in silico han revelado varios moduladores de PKM2; sin embargo, se recomiendan más estudios para validar su potencial inhibidor de PKM2 a través de un ensayo bioquímico in vitro. Los resultados de este estudio proporcionan nuevos hallazgos para el posible mecanismo de acción de los extractos de M. indica (corteza y semilla) contra TNBC a través de la inhibición de PKM2, lo que sugiere que M. indica podría ser de interés terapéutico para el tratamiento de TNBC.

Files

5514669.pdf.pdf

Files (15.8 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:90ea955d969e4a6cc703c4a6c72f1f7c
15.8 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مستخلصات مانجيفيرا إنديكا كمثبطات PKM2 جديدة لعلاج سرطان الثدي السلبي الثلاثي
Translated title (French)
Extraits de Mangifera indica en tant que nouveaux inhibiteurs de PKM2 pour le traitement du cancer du sein triple négatif
Translated title (Spanish)
Extractos de Mangifera indica como nuevos inhibidores de PKM2 para el tratamiento del cáncer de mama triple negativo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3164629176
DOI
10.1155/2021/5514669

Is supplement to
https://openalex.org/W3010320114 (Other)
https://openalex.org/W2928601850 (Other)
https://openalex.org/W2910483590 (Other)
https://openalex.org/W2321193133 (Other)
https://openalex.org/W2091672398 (Other)
https://openalex.org/W2058516587 (Other)
https://openalex.org/W2047697966 (Other)
https://openalex.org/W2017788809 (Other)
https://openalex.org/W1983214579 (Other)
https://openalex.org/W1906169688 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1972731285
  • https://openalex.org/W1999690149
  • https://openalex.org/W2017630686
  • https://openalex.org/W2019469219
  • https://openalex.org/W2025351482
  • https://openalex.org/W2071876872
  • https://openalex.org/W2082410084
  • https://openalex.org/W2140575322
  • https://openalex.org/W2171289705
  • https://openalex.org/W2234115940
  • https://openalex.org/W2410800688
  • https://openalex.org/W2553644640
  • https://openalex.org/W2569980745
  • https://openalex.org/W2746180585
  • https://openalex.org/W2789976681
  • https://openalex.org/W2889040893
  • https://openalex.org/W2889662038
  • https://openalex.org/W2902388368
  • https://openalex.org/W2910483590
  • https://openalex.org/W2926594429
  • https://openalex.org/W2945504219
  • https://openalex.org/W2945749121
  • https://openalex.org/W2948394614
  • https://openalex.org/W3010112971
  • https://openalex.org/W3010320114
  • https://openalex.org/W3013544658
  • https://openalex.org/W3020548503