Published October 10, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

Identification of ACHE as the hub gene targeting solasonine associated with non-small cell lung cancer (NSCLC) using integrated bioinformatics analysis

Creators

  • 1. Anhui University of Traditional Chinese Medicine
  • 2. Ministry of Education of the People's Republic of China
  • 3. Anhui Provincial Department of Education

Description

Solasonine, as a major biological component of Solanum nigrum L., has demonstrated anticancer effects against several malignancies. However, little is understood regarding its biological target and mechanism in non-small cell lung cancer (NSCLC).We conducted an analysis on transcriptomic data to identify differentially expressed genes (DEGs), and employed an artificial intelligence (AI) strategy to predict the target protein for solasonine. Subsequently, genetic dependency analysis and molecular docking were performed, with Acetylcholinesterase (ACHE) selected as a pivotal marker for solasonine. We then employed a range of bioinformatic approaches to explore the relationship between ACHE and solasonine. Furthermore, we investigated the impact of solasonine on A549 cells, a human lung cancer cell line. Cell inhibition of A549 cells following solasonine treatment was analyzed using the CCK8 assay. Additionally, we assessed the protein expression of ACHE, as well as markers associated with apoptosis and inflammation, using western blotting. To investigate their functions, we employed a plasmid-based ACHE overexpression system. Finally, we performed dynamics simulations to simulate the interaction mode between solasonine and ACHE.The results of the genetic dependency analysis revealed that ACHE could be identified as the pivotal target with the highest docking affinity. The cell experiments yielded significant findings, as evidenced by the negative regulatory effect of solasonine treatment on tumor cells, as demonstrated by the CCK8 assay. Western blotting analysis revealed that solasonine treatment resulted in the downregulation of the Bcl-2/Bax ratio and upregulation of cleaved caspase-3 protein expression levels. Moreover, we observed that ACHE overexpression promoted the expression of the Bcl-2/Bax ratio and decreased cleaved caspase-3 expression in the OE-ACHE group. Notably, solasonine treatment rescued the Bcl-2/Bax ratio and cleaved caspase-3 expression in OE-ACHE cells compared to OE-ACHE cells without solasonine treatment, suggesting that solasonine induces apoptosis. Besides, solasonine exhibited its anti-inflammatory effects by inhibiting P38 MAPK. This was supported by the decline in protein levels of IL-1β and TNF-α, as well as the phosphorylated forms of JNK and P38 MAPK. The results from the molecular docking and dynamics simulations further confirmed the potent binding affinity and effective inhibitory action between solasonine and ACHE.The findings of the current investigation show that solasonine exerts its pro-apoptosis and anti-inflammatory effects by suppressing the expression of ACHE.

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

Translated Description (Arabic)

أظهر سولاسونين، كعنصر بيولوجي رئيسي في Solanum nigrum L.، تأثيرات مضادة للسرطان ضد العديد من الأورام الخبيثة. ومع ذلك، لا يُفهم سوى القليل فيما يتعلق بهدفه البيولوجي وآليته في سرطان الرئة ذي الخلايا غير الصغيرة (NSCLC). أجرينا تحليلًا على بيانات النسخ لتحديد الجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي (DEGs)، واستخدمنا استراتيجية الذكاء الاصطناعي (AI) للتنبؤ بالبروتين المستهدف للسولاسونين. بعد ذلك، تم إجراء تحليل الاعتماد الوراثي والالتحام الجزيئي، مع اختيار أستيل كولينستراز (آلام) كعلامة محورية للسولاسونين. ثم استخدمنا مجموعة من الأساليب المعلوماتية الحيوية لاستكشاف العلاقة بين الألم والسولاسونين. علاوة على ذلك، قمنا بالتحقيق في تأثير السولاسونين على خلايا A549، وهي سلالة بشرية من خلايا سرطان الرئة. تم تحليل تثبيط الخلايا للخلايا A549 بعد العلاج بالسولاسونين باستخدام اختبار CCK8. بالإضافة إلى ذلك، قمنا بتقييم تعبير البروتين عن الألم، وكذلك العلامات المرتبطة بالاستماتة والالتهاب، باستخدام النشاف الغربي. للتحقيق في وظائفهم، استخدمنا نظام التعبير المفرط عن الألم القائم على البلازميد. أخيرًا، أجرينا عمليات محاكاة ديناميكية لمحاكاة وضع التفاعل بين سولاسونين و ACHE. كشفت نتائج تحليل التبعية الوراثية أنه يمكن تحديد الألم كهدف محوري بأعلى تقارب للرسو. أسفرت تجارب الخلايا عن نتائج مهمة، كما يتضح من التأثير التنظيمي السلبي للعلاج بالسولاسونين على خلايا الورم، كما يتضح من اختبار CCK8. كشف تحليل النشاف الغربي أن العلاج بالسولاسونين أدى إلى إلغاء تنظيم نسبة Bcl -2/Bax وإعادة تنظيم مستويات تعبير بروتين كاسباس-3 المشقوق. علاوة على ذلك، لاحظنا أن التعبير المفرط عن الألم عزز التعبير عن نسبة Bcl -2/Bax وقلل من تعبير caspase -3 المشقوق في مجموعة OE - ACHE. والجدير بالذكر أن العلاج بالسولاسونين أنقذ نسبة Bcl -2/Bax وتعبير caspase -3 المشقوق في خلايا OE - ACHE مقارنة بخلايا OE - ACHE دون علاج بالسولاسونين، مما يشير إلى أن السولاسونين يحفز موت الخلايا المبرمج. إلى جانب ذلك، أظهر سولاسونين آثاره المضادة للالتهابات عن طريق تثبيط P38 MAPK. تم دعم ذلك من خلال انخفاض مستويات البروتين في IL -1 β و TNF - α، بالإضافة إلى الأشكال الفسفورية لـ JNK و P38 MAPK. أكدت نتائج محاكاة الالتحام الجزيئي والديناميكيات كذلك التقارب الملزم القوي والعمل المثبط الفعال بين السولاسونين و ACHE. تظهر نتائج التحقيق الحالي أن السولاسونين يمارس آثاره المؤيدة للاستماتة ومضادة للالتهابات من خلال قمع التعبير عن الألم.

Translated Description (French)

La solasonine, en tant que composant biologique majeur de Solanum nigrum L., a démontré des effets anticancéreux contre plusieurs tumeurs malignes. Cependant, peu est compris en ce qui concerne sa cible biologique et son mécanisme dans le cancer du poumon non à petites cellules (CPNPC).Nous avons effectué une analyse des données transcriptomiques pour identifier les gènes exprimés différemment (DEG) et avons utilisé une stratégie d'intelligence artificielle (IA) pour prédire la protéine cible de la solasonine. Par la suite, une analyse de la dépendance génétique et une fixation moléculaire ont été effectuées, l'acétylcholinestérase (DOULEUR) étant sélectionnée comme marqueur pivot pour la solasonine. Nous avons ensuite utilisé une gamme d'approches bioinformatiques pour explorer la relation entre la DOULEUR et la solasonine. De plus, nous avons étudié l'impact de la solasonine sur les cellules A549, une lignée cellulaire humaine du cancer du poumon. L'inhibition cellulaire des cellules A549 après traitement à la solasonine a été analysée à l'aide du test CCK8. De plus, nous avons évalué l'expression protéique de la DOULEUR, ainsi que les marqueurs associés à l'apoptose et à l'inflammation, en utilisant le Western blot. Pour étudier leurs fonctions, nous avons utilisé un système de surexpression des DOULEURS à base de plasmides. Enfin, nous avons effectué des simulations dynamiques pour simuler le mode d'interaction entre la solasonine et l'ACHE.Les résultats de l'analyse de la dépendance génétique ont révélé que la DOULEUR pouvait être identifiée comme la cible pivot avec la plus forte affinité d'amarrage. Les expériences cellulaires ont donné des résultats significatifs, comme en témoigne l'effet régulateur négatif du traitement par la solasonine sur les cellules tumorales, comme démontré par le test CCK8. L'analyse par Western blot a révélé que le traitement à la solasonine entraînait une régulation à la baisse du rapport Bcl-2/Bax et une régulation à la hausse des niveaux d'expression de la protéine caspase-3 clivée. De plus, nous avons observé que la surexpression de la DOULEUR favorisait l'expression du rapport Bcl-2/Bax et diminuait l'expression de la caspase-3 clivée dans le groupe OE-ACHE. Notamment, le traitement à la solasonine a sauvé le rapport Bcl-2/Bax et a clivé l'expression de la caspase-3 dans les cellules OE-ACHE par rapport aux cellules OE-ACHE sans traitement à la solasonine, suggérant que la solasonine induit l'apoptose. En outre, la solasonine a montré ses effets anti-inflammatoires en inhibant LA P38 MAPK. Cela a été soutenu par la baisse des taux de protéines de l'IL-1β et du TNF-α, ainsi que par les formes phosphorylées de JNK et de P38 MAPK. Les résultats des simulations d'amarrage moléculaire et de dynamique ont confirmé davantage l'affinité de liaison puissante et l'action inhibitrice efficace entre la solasonine et l'ACHE. Les résultats de la présente enquête montrent que la solasonine exerce ses effets pro-apoptose et anti-inflammatoires en supprimant l'expression de la DOULEUR.

Translated Description (Spanish)

La solasonina, como componente biológico principal de Solanum nigrum L., ha demostrado efectos anticancerígenos contra varias neoplasias malignas. Sin embargo, poco se sabe sobre su objetivo biológico y su mecanismo en el cáncer de pulmón de células no pequeñas (CPNM). Realizamos un análisis de datos transcriptómicos para identificar genes expresados diferencialmente (DEG) y empleamos una estrategia de inteligencia artificial (IA) para predecir la proteína diana de la solasonina. Posteriormente, se realizaron análisis de dependencia genética y acoplamiento molecular, con la acetilcolinesterasa (ACHE) seleccionada como marcador fundamental para la solasonina. A continuación, empleamos una serie de enfoques bioinformáticos para explorar la relación entre el DOLOR y la solasonina. Además, investigamos el impacto de la solasonina en las células A549, una línea celular de cáncer de pulmón humano. La inhibición celular de las células A549 después del tratamiento con solasonina se analizó utilizando el ensayo CCK8. Además, evaluamos la expresión proteica del DOLOR, así como los marcadores asociados con la apoptosis y la inflamación, utilizando la transferencia Western. Para investigar sus funciones, empleamos un sistema de sobreexpresión de DOLOR basado en plásmidos. Finalmente, realizamos simulaciones dinámicas para simular el modo de interacción entre solasonina y ACHE.Los resultados del análisis de dependencia genética revelaron que el ACHE podría identificarse como el objetivo fundamental con la mayor afinidad de acoplamiento. Los experimentos celulares produjeron hallazgos significativos, como lo demuestra el efecto regulador negativo del tratamiento con solasonina en las células tumorales, como lo demuestra el ensayo CCK8. El análisis de transferencia Western reveló que el tratamiento con solasonina dio como resultado la regulación negativa de la relación Bcl-2/Bax y la regulación positiva de los niveles de expresión de la proteína caspasa-3 escindida. Además, observamos que la sobreexpresión de ACHE promovió la expresión de la relación Bcl-2/Bax y disminuyó la expresión de caspasa-3 escindida en el grupo OE-ACHE. En particular, el tratamiento con solasonina rescató la relación Bcl-2/Bax y escindió la expresión de caspasa-3 en las células OE-ACHE en comparación con las células OE-ACHE sin tratamiento con solasonina, lo que sugiere que la solasonina induce la apoptosis. Además, la solasonina mostró sus efectos antiinflamatorios al inhibir la MAPK P38. Esto fue apoyado por la disminución en los niveles de proteína de IL-1β y TNF-α, así como las formas fosforiladas de JNK y P38 MAPK. Los resultados de las simulaciones de acoplamiento molecular y dinámica confirmaron aún más la potente afinidad de unión y la acción inhibidora efectiva entre la solasonina y la ACHE. Los hallazgos de la investigación actual muestran que la solasonina ejerce sus efectos proapoptosis y antiinflamatorios al suprimir la expresión del DOLOR.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحديد الألم باعتباره الجين المحوري الذي يستهدف السولاسونين المرتبط بسرطان الرئة ذو الخلايا غير الصغيرة (NSCLC) باستخدام تحليل المعلوماتية الحيوية المتكامل
Translated title (French)
Identification de la DOULEUR en tant que gène pivot ciblant la solasonine associée au cancer du poumon non à petites cellules (CBNPC) à l'aide d'une analyse bioinformatique intégrée
Translated title (Spanish)
Identificación del DOLOR como el gen central que se dirige a la solasonina asociada con el cáncer de pulmón de células no pequeñas (CPNM) mediante análisis bioinformático integrado

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4387501079
DOI
10.7717/peerj.16195

Is supplement to
https://openalex.org/W4387497383 (Other)
https://openalex.org/W2948807893 (Other)
https://openalex.org/W2778153218 (Other)
https://openalex.org/W2748952813 (Other)
https://openalex.org/W2527526854 (Other)
https://openalex.org/W2078814861 (Other)
https://openalex.org/W2062208111 (Other)
https://openalex.org/W1986764834 (Other)
https://openalex.org/W1976181487 (Other)
https://openalex.org/W1531601525 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1827438416
  • https://openalex.org/W1926010765
  • https://openalex.org/W1993492933
  • https://openalex.org/W1993796513
  • https://openalex.org/W2000864931
  • https://openalex.org/W2023166257
  • https://openalex.org/W2028043437
  • https://openalex.org/W2031390939
  • https://openalex.org/W2033818621
  • https://openalex.org/W2044172327
  • https://openalex.org/W2051610787
  • https://openalex.org/W2056826506
  • https://openalex.org/W2082436494
  • https://openalex.org/W2084472730
  • https://openalex.org/W2108068107
  • https://openalex.org/W2111990430
  • https://openalex.org/W2112006614
  • https://openalex.org/W2121713980
  • https://openalex.org/W2144251331
  • https://openalex.org/W2232101543
  • https://openalex.org/W2325978158
  • https://openalex.org/W2398037642
  • https://openalex.org/W2462839659
  • https://openalex.org/W2472255748
  • https://openalex.org/W2546917928
  • https://openalex.org/W2563114544
  • https://openalex.org/W2604509717
  • https://openalex.org/W2667179275
  • https://openalex.org/W2730009993
  • https://openalex.org/W2741508285
  • https://openalex.org/W2742020971
  • https://openalex.org/W2793218589
  • https://openalex.org/W2809216727
  • https://openalex.org/W2900935596
  • https://openalex.org/W2909586457
  • https://openalex.org/W2910307834
  • https://openalex.org/W2913575324
  • https://openalex.org/W2936034288
  • https://openalex.org/W2939823621
  • https://openalex.org/W2955699817
  • https://openalex.org/W2970774264
  • https://openalex.org/W2990994761
  • https://openalex.org/W2996213711
  • https://openalex.org/W3006932194
  • https://openalex.org/W3010908253
  • https://openalex.org/W3011765510
  • https://openalex.org/W3012461570
  • https://openalex.org/W3013726226
  • https://openalex.org/W3035060158
  • https://openalex.org/W3049381196
  • https://openalex.org/W3093758706
  • https://openalex.org/W3117368271
  • https://openalex.org/W3126655487
  • https://openalex.org/W3132705981
  • https://openalex.org/W3134553072
  • https://openalex.org/W3135336434
  • https://openalex.org/W3147142721
  • https://openalex.org/W3180882235
  • https://openalex.org/W3190014273
  • https://openalex.org/W3191603129
  • https://openalex.org/W4220666543
  • https://openalex.org/W4223623536
  • https://openalex.org/W4229017497
  • https://openalex.org/W4280496985
  • https://openalex.org/W4281556070