Published May 20, 2024 | Version v1
Publication Open

Proteomic characterization and cytotoxic potential of proteins from Cuscuta (Cuscuta epithymum (L.) crude herbal product against MCF-7 human breast cancer cell line

Creators

  • 1. Chapman University
  • 2. International Center for Chemical and Biological Sciences
  • 3. University of Karachi

Description

Abstract Background The burden of breast cancer, the second leading cause of death worldwide, is increasing at an alarming rate. Cuscuta , used in traditional medicine for different ailments, including cancer, is known for containing phytochemicals that exhibit anticancer activity; however, the bioactivities of proteins from this plant remain unexplored. This study aimed to screen the cytotoxic potential of proteins from the crude herbal product of Cuscuta epithymum(L.) (CE) harvested from the host plants Alhagi maurorum and Medicago sativa. Methods The proteins from CE were extracted using a salting-out method, followed by fractionation with a gel filtration chromatography column. Gel-free shotgun proteomics was subsequently performed for protein characterization. The viability assay using MTT was applied to deduce the cytotoxic potential of proteins against MCF-7 breast cancer cells, with further exploration of the effect of treatment on the expression of the apoptotic mediator BCL2-associated X protein (BAX) and B-cell lymphoma protein 2 (BCL-2) proteins, using western blotting to strengthen the findings from the in vitro viability assay. Results The crude proteins (CP) of CE were separated into four protein peaks (P1, P2, P3, and P4) by gel filtration chromatography. The evaluation of potency showed a dose-dependent decline in the MCF-7 cell line after CP, P1, P2, and P3 treatment with the respective IC 50 values of 33.8, 43.1, 34.5, and 28.6 µg/ml. The percent viability of the cells decreased significantly upon treatment with 50 µg/ml CP, P1, P2, and P3 ( P < 0.001). Western-blot analysis revealed upregulation of proapoptotic protein BAX in the cells treated with CP, P3 ( P < 0.01), and P2 ( P < 0.05); however, the antiapoptotic protein, BCL-2 was downregulated in the cells treated with CP and P3 ( P < 0.01), but no significant change was detected in P2 treated cells. The observed cytotoxic effects of proteins in the CP, P1, P2, and P3 from the in vitro viability assay and western blot depicted the bioactivity potential of CE proteins. The database search revealed the identities of functionally important proteins, including nonspecific lipid transfer protein, superoxide dismutase, carboxypeptidase, RNase H domain containing protein, and polyribonucleotide nucleotidyltransferase, which have been previously reported from other plants to exhibit anticancer activity. Conclusion This study indicated the cytotoxic activity of Cuscuta proteins against breast cancer MCF-7 cells and will be utilized for future investigations on the mechanistic effect of active proteins. The survey of CE proteins provided substantial data to encourage further exploration of biological activities exhibited by proteins in Cuscuta.

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

Translated Description (Arabic)

يتزايد عبء سرطان الثدي، وهو السبب الرئيسي الثاني للوفاة في جميع أنحاء العالم، بمعدل ينذر بالخطر. يُعرف الكوسكوتا، المستخدم في الطب التقليدي لأمراض مختلفة، بما في ذلك السرطان، باحتوائه على مواد كيميائية نباتية تظهر نشاطًا مضادًا للسرطان ؛ ومع ذلك، لا تزال الأنشطة الحيوية للبروتينات من هذا النبات غير مستكشفة. هدفت هذه الدراسة إلى فحص الإمكانات السامة للخلايا للبروتينات من المنتج العشبي الخام لـ Cuscuta epithymum (L.) (CE) الذي تم حصاده من النباتات المضيفة Alhagi maurorum و Medicago sativa. الطرق تم استخراج البروتينات من CE باستخدام طريقة التمليح، متبوعة بالتجزئة باستخدام عمود كروماتوغرافي لترشيح الهلام. تم إجراء بروتيوميات البندقية الخالية من الجل لاحقًا لتوصيف البروتين. تم تطبيق اختبار الجدوى باستخدام MTT لاستنتاج إمكانات السمية الخلوية للبروتينات ضد خلايا سرطان الثدي MCF -7، مع مزيد من الاستكشاف لتأثير العلاج على التعبير عن بروتين X المرتبط بالوسيط المبرمج BCL2 (BAX) وبروتينات سرطان الغدد الليمفاوية B - cell 2 (Bcl -2)، باستخدام النشف الغربي لتعزيز النتائج من اختبار الجدوى في المختبر. النتائج تم فصل البروتينات الخام (CP) لـ CE إلى أربع قمم بروتينية (P1 و P2 و P3 و P4) بواسطة كروماتوغرافيا الترشيح الهلامي. أظهر تقييم الفاعلية انخفاضًا يعتمد على الجرعة في خط خلية MCF -7 بعد علاج CP و P1 و P2 و P3 بقيم IC 50 ذات الصلة وهي 33.8 و 43.1 و 34.5 و 28.6 ميكروغرام/مل. انخفضت نسبة صلاحية الخلايا بشكل كبير عند العلاج باستخدام 50 ميكروغرام/مل من CP و P1 و P2 و P3 ( P < 0.001). كشف تحليل اللطخة الغربية عن زيادة تنظيم بروتين بروتين بروتوبوتيك باكس في الخلايا المعالجة بـ CP، P3 ( P < 0.01)، و P2 ( P < 0.05) ؛ ومع ذلك، تم تقليل تنظيم البروتين المضاد للبكتيريا، Bcl -2 في الخلايا المعالجة بـ CP و P3 ( P < 0.01)، ولكن لم يتم اكتشاف أي تغيير كبير في الخلايا المعالجة بـ P2. صورت التأثيرات السامة للخلايا المرصودة للبروتينات في CP و P1 و P2 و P3 من اختبار الجدوى في المختبر واللطخة الغربية إمكانات النشاط الحيوي لبروتينات CE. كشف البحث في قاعدة البيانات عن هويات البروتينات المهمة وظيفيًا، بما في ذلك بروتين نقل الدهون غير المحدد، وفوق أكسيد ديسموتاز، وكاربوكسي بيبتيداز، ومجال RNase H الذي يحتوي على البروتين، وناقلة نوكليوتيد البولي ريبونوكليوتيد، والتي تم الإبلاغ عنها سابقًا من نباتات أخرى لإظهار نشاط مضاد للسرطان. الخلاصة أشارت هذه الدراسة إلى النشاط السام للخلايا لبروتينات Cuscuta ضد خلايا MCF -7 لسرطان الثدي وسيتم استخدامها في التحقيقات المستقبلية حول التأثير الميكانيكي للبروتينات النشطة. قدم مسح بروتينات CE بيانات كبيرة لتشجيع المزيد من الاستكشاف للأنشطة البيولوجية التي تظهرها البروتينات في Cuscuta.

Translated Description (French)

Résumé Contexte Le fardeau du cancer du sein, deuxième cause de décès dans le monde, augmente à un rythme alarmant. Cuscuta , utilisé en médecine traditionnelle pour différentes affections, y compris le cancer, est connu pour contenir des composés phytochimiques qui présentent une activité anticancéreuse ; cependant, les bioactivités des protéines de cette plante restent inexplorées. Cette étude visait à cribler le potentiel cytotoxique des protéines du produit végétal brut de Cuscuta epithymum (L.) (CE) récolté à partir des plantes hôtes Alhagi maurorum et Medicago sativa. Méthodes Les protéines de CE ont été extraites en utilisant une méthode de relargage, suivie d'un fractionnement avec une colonne de chromatographie de filtration sur gel. La protéomique du fusil de chasse sans gel a ensuite été réalisée pour la caractérisation des protéines. Le test de viabilité utilisant le MTT a été appliqué pour déduire le potentiel cytotoxique des protéines contre les cellules cancéreuses du sein MCF-7, avec une exploration plus approfondie de l'effet du traitement sur l'expression de la protéine X associée au médiateur apoptotique BCL2 (BAX) et de la protéine 2 du lymphome à cellules B (BCL-2), en utilisant le transfert Western pour renforcer les résultats du test de viabilité in vitro. Résultats Les protéines brutes (CP) de CE ont été séparées en quatre pics de protéines (P1, P2, P3 et P4) par chromatographie de filtration sur gel. L'évaluation de la puissance a montré une diminution dose-dépendante de la lignée cellulaire MCF-7 après un traitement CP, P1, P2 et P3 avec les valeurs respectives de la CI 50 de 33,8, 43,1, 34,5 et 28,6 µg/ml. Le pourcentage de viabilité des cellules a diminué de manière significative lors du traitement avec 50 µg/ml de CP, P1, P2 et P3 ( P < 0,001). L'analyse par Western-blot a révélé une régulation à la hausse de la protéine proapoptotique BAX dans les cellules traitées par CP, P3 ( P < 0,01) et P2 ( P < 0,05) ; cependant, la protéine antiapoptotique, BCL-2, a été régulée à la baisse dans les cellules traitées par CP et P3 ( P < 0,01), mais aucun changement significatif n'a été détecté dans les cellules traitées par P2. Les effets cytotoxiques observés des protéines dans les CP, P1, P2 et P3 à partir du test de viabilité in vitro et du Western Blot ont représenté le potentiel de bioactivité des protéines CE. La recherche dans la base de données a révélé l'identité de protéines fonctionnellement importantes, y compris la protéine de transfert lipidique non spécifique, la superoxyde dismutase, la carboxypeptidase, la protéine contenant le domaine RNase H et la nucléotidyltransférase polyribonucléotidique, qui ont déjà été signalées par d'autres plantes comme présentant une activité anticancéreuse. Conclusion Cette étude a indiqué l'activité cytotoxique des protéines Cuscuta contre les cellules MCF-7 du cancer du sein et sera utilisée pour de futures recherches sur l'effet mécanistique des protéines actives. L'étude des protéines CE a fourni des données substantielles pour encourager une exploration plus approfondie des activités biologiques présentées par les protéines chez Cuscuta.

Translated Description (Spanish)

Antecedentes abstractos La carga del cáncer de mama, la segunda causa principal de muerte en todo el mundo, está aumentando a un ritmo alarmante. La cuscuta , utilizada en la medicina tradicional para diferentes dolencias, incluido el cáncer, es conocida por contener fitoquímicos que exhiben actividad anticancerígena; sin embargo, las bioactividades de las proteínas de esta planta permanecen inexploradas. Este estudio tuvo como objetivo analizar el potencial citotóxico de las proteínas del producto herbario crudo de Cuscuta epithymum(L.) (CE) cosechado de las plantas huésped Alhagi maurorum y Medicago sativa. Métodos Las proteínas de CE se extrajeron usando un método de precipitación salina, seguido de fraccionamiento con una columna de cromatografía de filtración en gel. La proteómica de escopeta sin gel se realizó posteriormente para la caracterización de proteínas. El ensayo de viabilidad utilizando MTT se aplicó para deducir el potencial citotóxico de las proteínas contra las células de cáncer de mama MCF-7, con una exploración adicional del efecto del tratamiento sobre la expresión de la proteína X asociada al mediador apoptótico BCL2 (BAX) y la proteína 2 del linfoma de células B (BCL-2), utilizando transferencia Western para fortalecer los hallazgos del ensayo de viabilidad in vitro. Resultados Las proteínas brutas (CP) de CE se separaron en cuatro picos de proteína (P1, P2, P3 y P4) mediante cromatografía de filtración en gel. La evaluación de la potencia mostró una disminución dependiente de la dosis en la línea celular MCF-7 después del tratamiento con CP, P1, P2 y P3 con los valores de IC 50 respectivos de 33.8, 43.1, 34.5 y 28.6 µg/ml. El porcentaje de viabilidad de las células disminuyó significativamente tras el tratamiento con 50 µg/ml de CP, P1, P2 y P3 ( P < 0,001). El análisis de transferencia Western reveló una regulación positiva de la proteína proapoptótica BAX en las células tratadas con CP, P3 ( P < 0,01) y P2 ( P < 0,05); sin embargo, la proteína antiapoptótica, BCL-2, estaba regulada negativamente en las células tratadas con CP y P3 ( P < 0,01), pero no se detectó ningún cambio significativo en las células tratadas con P2. Los efectos citotóxicos observados de las proteínas en CP, P1, P2 y P3 del ensayo de viabilidad in vitro y la transferencia Western representaron el potencial de bioactividad de las proteínas CE. La búsqueda en la base de datos reveló las identidades de proteínas funcionalmente importantes, incluida la proteína de transferencia de lípidos no específica, la superóxido dismutasa, la carboxipeptidasa, la proteína que contiene el dominio H de RNasa y la polirribonucleótido nucleotidiltransferasa, que se ha informado previamente de otras plantas que exhiben actividad anticancerígena. Conclusión Este estudio indicó la actividad citotóxica de las proteínas Cuscuta contra las células MCF-7 del cáncer de mama y se utilizará para futuras investigaciones sobre el efecto mecanicista de las proteínas activas. El estudio de las proteínas CE proporcionó datos sustanciales para fomentar una mayor exploración de las actividades biológicas exhibidas por las proteínas en Cuscuta.

Files

s12906-024-04495-1.pdf

Files (2.9 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
md5:287aad2310a30a4e62a37f7cc4d56976
2.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التوصيف البروتيني والإمكانات السامة للخلايا للبروتينات من Cuscuta (Cuscuta epithymum (L.) منتج عشبي خام ضد خط خلايا سرطان الثدي البشري MCF -7
Translated title (French)
Caractérisation protéomique et potentiel cytotoxique des protéines de Cuscuta (Cuscuta epithymum (L.) raw herbal product against MCF-7 human breast cancer cell line
Translated title (Spanish)
Caracterización proteómica y potencial citotóxico de proteínas de Cuscuta (producto herbario crudo de Cuscuta epithymum (L.) contra la línea celular de cáncer de mama humano MCF-7

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4398135957
DOI
10.1186/s12906-024-04495-1

Is supplement to
https://openalex.org/W4313023892 (Other)
https://openalex.org/W4309600429 (Other)
https://openalex.org/W4233720714 (Other)
https://openalex.org/W3135859027 (Other)
https://openalex.org/W3048241349 (Other)
https://openalex.org/W2906394645 (Other)
https://openalex.org/W2811245751 (Other)
https://openalex.org/W2237684552 (Other)
https://openalex.org/W2090208884 (Other)
https://openalex.org/W2042387697 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1555598670
  • https://openalex.org/W161994666
  • https://openalex.org/W1770429481
  • https://openalex.org/W1965710516
  • https://openalex.org/W1977012816
  • https://openalex.org/W1978274009
  • https://openalex.org/W1999600288
  • https://openalex.org/W2000175064
  • https://openalex.org/W2006719097
  • https://openalex.org/W2010171369
  • https://openalex.org/W2020860576
  • https://openalex.org/W2029717779
  • https://openalex.org/W2032459623
  • https://openalex.org/W2048604829
  • https://openalex.org/W2054526986
  • https://openalex.org/W2067132771
  • https://openalex.org/W2078786047
  • https://openalex.org/W2078930706
  • https://openalex.org/W2080355884
  • https://openalex.org/W2081728489
  • https://openalex.org/W2082687732
  • https://openalex.org/W2102921155
  • https://openalex.org/W2109210898
  • https://openalex.org/W2109955050
  • https://openalex.org/W2125879694
  • https://openalex.org/W2135078307
  • https://openalex.org/W2146981684
  • https://openalex.org/W2157440722
  • https://openalex.org/W2172415870
  • https://openalex.org/W2265394067
  • https://openalex.org/W2375392704
  • https://openalex.org/W2560792979
  • https://openalex.org/W2585188131
  • https://openalex.org/W2589500528
  • https://openalex.org/W2738526335
  • https://openalex.org/W2766896835
  • https://openalex.org/W2796650250
  • https://openalex.org/W2809856867
  • https://openalex.org/W2914469020
  • https://openalex.org/W2920853096
  • https://openalex.org/W2938150871
  • https://openalex.org/W2962269406
  • https://openalex.org/W2979841521
  • https://openalex.org/W2980477376
  • https://openalex.org/W2991739666
  • https://openalex.org/W3004275234
  • https://openalex.org/W3019719268
  • https://openalex.org/W3033834235
  • https://openalex.org/W3036338571
  • https://openalex.org/W3108722936
  • https://openalex.org/W3123239423
  • https://openalex.org/W3128646645
  • https://openalex.org/W4283806385
  • https://openalex.org/W4301428103
  • https://openalex.org/W4390914779