Published January 16, 2023 | Version v1
Publication Open

Specific gene module pair-based target identification and drug discovery

  • 1. Shanxi Agricultural University
  • 2. Peking University
  • 3. Peking University Cancer Hospital

Description

Identification of the biological targets of a compound is of paramount importance for the exploration of the mechanism of action of drugs and for the development of novel drugs. A concept of the Connectivity Map (CMap) was previously proposed to connect genes, drugs, and disease states based on the common gene-expression signatures. For a new query compound, the CMap-based method can infer its potential targets by searching similar drugs with known targets (reference drugs) and measuring the similarities into their specific transcriptional responses between the query compound and those reference drugs. However, the available methods are often inefficient due to the requirement of the reference drugs as a medium to link the query agent and targets. Here, we developed a general procedure to extract target-induced consensus gene modules from the transcriptional profiles induced by the treatment of perturbagens of a target. A specific transcriptional gene module pair (GMP) was automatically identified for each target and could be used as a direct target signature. Based on the GMPs, we built the target network and identified some target gene clusters with similar biological mechanisms. Moreover, a gene module pair-based target identification (GMPTI) approach was proposed to predict novel compound–target interactions. Using this method, we have discovered novel inhibitors for three PI3K pathway proteins PI3Kα/β/δ, including PU-H71, alvespimycin, reversine, astemizole, raloxifene HCl, and tamoxifen.

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

Translated Description (Arabic)

تحديد الأهداف البيولوجية للمركب له أهمية قصوى لاستكشاف آلية عمل الأدوية وتطوير أدوية جديدة. تم اقتراح مفهوم خريطة الاتصال (CMAP) سابقًا لربط الجينات والأدوية والحالات المرضية بناءً على توقيعات التعبير الجيني الشائعة. بالنسبة لمركب استعلام جديد، يمكن للطريقة القائمة على CMap استنتاج أهدافها المحتملة من خلال البحث عن عقاقير مماثلة ذات أهداف معروفة (عقاقير مرجعية) وقياس أوجه التشابه في استجاباتها النصية المحددة بين مركب الاستعلام وتلك العقاقير المرجعية. ومع ذلك، غالبًا ما تكون الطرق المتاحة غير فعالة بسبب متطلبات الأدوية المرجعية كوسيلة لربط وكيل الاستعلام والأهداف. هنا، قمنا بتطوير إجراء عام لاستخراج وحدات الجينات الإجماعية المستحثة بالهدف من ملفات النسخ التي يسببها علاج البيرتورباجين للهدف. تم تحديد زوج محدد من وحدات الجينات النصية (GMP) تلقائيًا لكل هدف ويمكن استخدامه كتوقيع هدف مباشر. استنادًا إلى ممارسات التصنيع الجيدة، قمنا ببناء الشبكة المستهدفة وحددنا بعض مجموعات الجينات المستهدفة بآليات بيولوجية مماثلة. علاوة على ذلك، تم اقتراح نهج تحديد الهدف القائم على وحدة الجينات (GMPTI) للتنبؤ بالتفاعلات الجديدة بين الأهداف المركبة. باستخدام هذه الطريقة، اكتشفنا مثبطات جديدة لثلاثة بروتينات مسار PI3K PI3Kα/β/δ، بما في ذلك PU - H71، ألفيسبيميسين، ريفيرين، أستيميزول، رالوكسيفين هيدروكلوريد، وتاموكسيفين.

Translated Description (French)

L'identification des cibles biologiques d'un composé est d'une importance primordiale pour l'exploration du mécanisme d'action des médicaments et pour le développement de nouveaux médicaments. Un concept de carte de connectivité (CMap) a déjà été proposé pour relier les gènes, les médicaments et les états pathologiques sur la base des signatures d'expression génique communes. Pour un nouveau composé de requête, la méthode basée sur la CMap peut déduire ses cibles potentielles en recherchant des médicaments similaires avec des cibles connues (médicaments de référence) et en mesurant les similitudes dans leurs réponses transcriptionnelles spécifiques entre le composé de requête et ces médicaments de référence. Cependant, les méthodes disponibles sont souvent inefficaces en raison de l'exigence des médicaments de référence en tant que moyen de relier l'agent de requête et les cibles. Ici, nous avons développé une procédure générale pour extraire les modules géniques consensus induits par la cible à partir des profils transcriptionnels induits par le traitement des perturbagènes d'une cible. Une paire de modules génétiques transcriptionnels (GMP) spécifique a été automatiquement identifiée pour chaque cible et pourrait être utilisée comme signature directe de la cible. Sur la base des BPF, nous avons construit le réseau cible et identifié certains groupes de gènes cibles avec des mécanismes biologiques similaires. De plus, une approche d'identification de cible basée sur la paire de modules génétiques (GMPTI) a été proposée pour prédire de nouvelles interactions composé-cible. En utilisant cette méthode, nous avons découvert de nouveaux inhibiteurs pour trois protéines de la voie PI3K PI3Kα/β/δ, y compris PU-H71, l'alvespimycine, la reversine, l'astémizole, le raloxifène HCl et le tamoxifène.

Translated Description (Spanish)

La identificación de las dianas biológicas de un compuesto es de suma importancia para la exploración del mecanismo de acción de los fármacos y para el desarrollo de nuevos fármacos. Anteriormente se propuso un concepto del Mapa de Conectividad (CMap) para conectar genes, fármacos y estados de enfermedad basados en las firmas de expresión génica comunes. Para un nuevo compuesto de consulta, el método basado en CMap puede inferir sus dianas potenciales buscando fármacos similares con dianas conocidas (fármacos de referencia) y midiendo las similitudes en sus respuestas transcripcionales específicas entre el compuesto de consulta y esos fármacos de referencia. Sin embargo, los métodos disponibles a menudo son ineficientes debido al requisito de los medicamentos de referencia como medio para vincular el agente de consulta y los objetivos. Aquí, desarrollamos un procedimiento general para extraer módulos de genes consenso inducidos por la diana de los perfiles transcripcionales inducidos por el tratamiento de perturbágenos de una diana. Se identificó automáticamente un par de módulos de genes transcripcionales (GMP) específicos para cada diana y se pudo utilizar como una firma de diana directa. Basándonos en las BPF, construimos la red objetivo e identificamos algunos grupos de genes objetivo con mecanismos biológicos similares. Además, se propuso un enfoque de identificación de dianas basado en pares de módulos génicos (GMPTI) para predecir nuevas interacciones compuesto-diana. Usando este método, hemos descubierto nuevos inhibidores para tres proteínas de la vía PI3K PI3Kα/β/δ, incluyendo PU-H71, alvespimicina, reversina, astemizol, raloxifeno HCl y tamoxifeno.

Files

pdf.pdf

Files (2.5 MB)

⚠️ 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
md5:2029c5efbc8d373b7ce07f9c46b9d970
2.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحديد الهدف المحدد القائم على الجينات واكتشاف الأدوية
Translated title (French)
Identification de cibles basée sur des paires de modules génétiques spécifiques et découverte de médicaments
Translated title (Spanish)
Identificación de objetivos basada en pares de módulos de genes específicos y descubrimiento de fármacos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4316363481
DOI
10.3389/fphar.2022.1089217

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1509405108
  • https://openalex.org/W1966327575
  • https://openalex.org/W1979850506
  • https://openalex.org/W1981409633
  • https://openalex.org/W1984673823
  • https://openalex.org/W1995919174
  • https://openalex.org/W1997411557
  • https://openalex.org/W2029980980
  • https://openalex.org/W2058016207
  • https://openalex.org/W2094791588
  • https://openalex.org/W2109630522
  • https://openalex.org/W2118258530
  • https://openalex.org/W2121604817
  • https://openalex.org/W2130410032
  • https://openalex.org/W2137799805
  • https://openalex.org/W2145506897
  • https://openalex.org/W2165232124
  • https://openalex.org/W2193667665
  • https://openalex.org/W2339231227
  • https://openalex.org/W2489003193
  • https://openalex.org/W2558534012
  • https://openalex.org/W2568779902
  • https://openalex.org/W2612467560
  • https://openalex.org/W2771524909
  • https://openalex.org/W2794479004
  • https://openalex.org/W2981350712
  • https://openalex.org/W3009746164
  • https://openalex.org/W3102695902
  • https://openalex.org/W3133590568
  • https://openalex.org/W4200370303
  • https://openalex.org/W4206447491
  • https://openalex.org/W4307391146