Abstract
Background: Breast cancer is a leading malignancy in women, shaped by genetic and environmental factors. Resistin, a potential chemotherapy target, may contribute to chemoresistance when mutated. This study applies computational methods to analyze how single-nucleotide polymorphisms alter resistin’s structure and function, potentially reducing its chemotherapy sensitivity.
Methods: A total of 105 fresh blood samples were collected from patients recruited from the Oncology Teaching Hospital, Medical City, Baghdad, Iraq. between March-2020 and September-2023. Samples were classified into 3 groups of 35 samples each: control, benign and patients. DNA extraction, PCR, Sanger sequencing and computational approaches were used to analyze four resistins' polymorphisms, namely rs1862513, rs3219175, rs34788323, and rs3745367. Functional impacts were predicted using HaploReg (regulatory effects), RegulomeDB (regulatory annotations), PolyPhen-2 (pathogenicity), ProtParam (protein stability), and SWISS-MODEL (3d structural modelling). Data entry, descriptive statistics, and statistical analyses were performed using IBM SPSS Statistics version 20. The chi-squared test was applied, and a p-value <0.05 was considered statistically significant.
Results: Four Single-nucleotide polymorphisms in resistin showed notable associations with breast cancer. rs1862513: GG genotype was more frequent in malignant (40%) and benign (26%) cases versus controls (0%), indicating a strong link to disease presence. rs3219175: AA genotype showed a significant difference, while GA was non-significant. rs3745367 (phenylalanine-41-proline) (AA): identified as a risk factor (OR = 1.44) with a PolyPhen-2 score of 0.999, suggesting structural alterations in resistin. rs34788323 (arginine-65-lysine) (TT): acted as a protective factor (OR = 2.07) and was predicted benign (score = 0.015; sensitivity = 0.96; specificity = 0.79). Additionally, rs1862513 and rs3219175 may affect transcription factor binding sites.
Conclusion: In silico analysis predicts that specific resistins' polymorphisms may impair protein function and alter its structure and reduce chemotherapy sensitivity in Iraqi breast cancer patients. These variants could serve as biomarkers for personalized therapy but need experimental validation.
Methods: A total of 105 fresh blood samples were collected from patients recruited from the Oncology Teaching Hospital, Medical City, Baghdad, Iraq. between March-2020 and September-2023. Samples were classified into 3 groups of 35 samples each: control, benign and patients. DNA extraction, PCR, Sanger sequencing and computational approaches were used to analyze four resistins' polymorphisms, namely rs1862513, rs3219175, rs34788323, and rs3745367. Functional impacts were predicted using HaploReg (regulatory effects), RegulomeDB (regulatory annotations), PolyPhen-2 (pathogenicity), ProtParam (protein stability), and SWISS-MODEL (3d structural modelling). Data entry, descriptive statistics, and statistical analyses were performed using IBM SPSS Statistics version 20. The chi-squared test was applied, and a p-value <0.05 was considered statistically significant.
Results: Four Single-nucleotide polymorphisms in resistin showed notable associations with breast cancer. rs1862513: GG genotype was more frequent in malignant (40%) and benign (26%) cases versus controls (0%), indicating a strong link to disease presence. rs3219175: AA genotype showed a significant difference, while GA was non-significant. rs3745367 (phenylalanine-41-proline) (AA): identified as a risk factor (OR = 1.44) with a PolyPhen-2 score of 0.999, suggesting structural alterations in resistin. rs34788323 (arginine-65-lysine) (TT): acted as a protective factor (OR = 2.07) and was predicted benign (score = 0.015; sensitivity = 0.96; specificity = 0.79). Additionally, rs1862513 and rs3219175 may affect transcription factor binding sites.
Conclusion: In silico analysis predicts that specific resistins' polymorphisms may impair protein function and alter its structure and reduce chemotherapy sensitivity in Iraqi breast cancer patients. These variants could serve as biomarkers for personalized therapy but need experimental validation.
Keywords
Breast Cancer
Haploreg; Protparam
Polyphen-2
Resistin
Abstract
خلفية البحث: يُعد سرطان الثدي من أكثر الأورام الخبيثة شيوعًا بين النساء، ويتأثر بعوامل وراثية وبيئية. تُعتبر بروتين الريستين (Resistin) هدفًا محتملًا للعلاج الكيميائي، وقد تسهم الطفرات فيه في مقاومة العلاج. تهدف هذه الدراسة إلى توظيف المنهجيات الحاسوبية لتحليل التأثيرات البنيوية والوظيفية للطفرات الجينية أحادية النوكليوتيد (SNPs) في بروتين الريستين، وبيان كيف يمكن أن تُحدث هذه الطفرات تغيرات في بنية البروتين ووظيفته، مما يجعله أقل استجابة للعلاج الكيميائي.
طرق العمل: تم جمع 105 عينة دم حديثة من مريضات من مستشفى الأورام التعليمي، مدينة الطب، بغداد – العراق، وذلك خلال الفترة من مارس 2020 إلى سبتمبر 2023. تم تقسيم العينات إلى ثلاث مجموعات (35 عينة لكل مجموعة): مجموعة الضبط (الأصحاء)، مجموعة الأورام الحميدة، ومجموعة المرضى المصابين بسرطان الثدي. تم إجراء استخلاص الحمض النووي (DNA)، تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR)، التسلسل باستخدام تقنية سانجر، ومن ثم تحليل الطفرات الأربعة (rs1862513 ، rs3219175، rs34788323، rs3745367) باستخدام أدوات حاسوبية. HaploReg: لتحليل التأثيرات التنظيمية RegulomeDB للتعليقات التنظيمية و PolyPhen-2: لتقييم التأثير المرضي للطفرات و ProtParam لتحليل استقرار البروتين و SWISS-MODEL لنمذجة البنية ثلاثية الأبعاد للبروتين. تم إدخال البيانات وتحليلها إحصائيًا باستخدام برنامج SPSS الإصدار 20، وتم استخدام اختبار مربع كاي ، مع اعتبار أن قيمة (P<0.05) دالة إحصائيًا.
النتائج:أظهرت الطفرات الأربعة المدروسة في جين الريستين ارتباطًا واضحًا بسرطان الثدي: كان النمط الجيني rs1862513 GG أكثر شيوعًا في حالات الأورام الخبيثة (40%) والحميدة (26%) مقارنةً بمجموعة الضبط (0%)، مما يشير إلى ارتباط قوي بالمرض. النمط الجيني rs3219175 AA أظهر فرقًا معنويًا، في حين لم يكن النمط rs3745367 GA ذا دلالة إحصائية. تحويل الحمض الأميني فينيل ألانين إلى برولين في الموقع 41 – AA): اعتُبر عامل خطر (نسبة الأرجحية OR = 1.44)، مع نتيجة PolyPhen-2 بلغت 0.999، مما يشير إلى تغيرات هيكلية كبيرة في البروتين.
rs34788323 تحويل الحمض الأميني أرجينين إلى لايسين في الموقع 65 – TT): عمل كعامل وقائي (OR = 2.07)، وتوقعت أداة PolyPhen-2 أنه طفرة حميدة (الدرجة = 0.015؛ الحساسية = 0.96؛ النوعية = 0.79).
كما أظهرت النتائج أن الطفرتين rs1862513 و rs3219175 قد تؤثران على مواقع ارتباط عوامل النسخ.
الاستنتاج: تتنبأ التحليلات الحاسوبية بأن بعض الطفرات في جين الريستين قد تؤثر سلبًا على وظيفة البروتين وتقلل من حساسيته للعلاج الكيميائي لدى مريضات سرطان الثدي العراقيات. كما كشفت نماذج البنية ثلاثية الأبعاد عن تغييرات في الشكل البنيوي للبروتين الطافر مقارنة بالبروتين الطبيعي، مما يشير إلى آليات محتملة لمقاومة العلاج. تبرز هذه النتائج أهمية هذه الطفرات كواسمات جينية محتملة للعلاج الشخصي، إلا أنها تتطلب المزيد من الدراسات التجريبية لتأكيدها.
طرق العمل: تم جمع 105 عينة دم حديثة من مريضات من مستشفى الأورام التعليمي، مدينة الطب، بغداد – العراق، وذلك خلال الفترة من مارس 2020 إلى سبتمبر 2023. تم تقسيم العينات إلى ثلاث مجموعات (35 عينة لكل مجموعة): مجموعة الضبط (الأصحاء)، مجموعة الأورام الحميدة، ومجموعة المرضى المصابين بسرطان الثدي. تم إجراء استخلاص الحمض النووي (DNA)، تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR)، التسلسل باستخدام تقنية سانجر، ومن ثم تحليل الطفرات الأربعة (rs1862513 ، rs3219175، rs34788323، rs3745367) باستخدام أدوات حاسوبية. HaploReg: لتحليل التأثيرات التنظيمية RegulomeDB للتعليقات التنظيمية و PolyPhen-2: لتقييم التأثير المرضي للطفرات و ProtParam لتحليل استقرار البروتين و SWISS-MODEL لنمذجة البنية ثلاثية الأبعاد للبروتين. تم إدخال البيانات وتحليلها إحصائيًا باستخدام برنامج SPSS الإصدار 20، وتم استخدام اختبار مربع كاي ، مع اعتبار أن قيمة (P<0.05) دالة إحصائيًا.
النتائج:أظهرت الطفرات الأربعة المدروسة في جين الريستين ارتباطًا واضحًا بسرطان الثدي: كان النمط الجيني rs1862513 GG أكثر شيوعًا في حالات الأورام الخبيثة (40%) والحميدة (26%) مقارنةً بمجموعة الضبط (0%)، مما يشير إلى ارتباط قوي بالمرض. النمط الجيني rs3219175 AA أظهر فرقًا معنويًا، في حين لم يكن النمط rs3745367 GA ذا دلالة إحصائية. تحويل الحمض الأميني فينيل ألانين إلى برولين في الموقع 41 – AA): اعتُبر عامل خطر (نسبة الأرجحية OR = 1.44)، مع نتيجة PolyPhen-2 بلغت 0.999، مما يشير إلى تغيرات هيكلية كبيرة في البروتين.
rs34788323 تحويل الحمض الأميني أرجينين إلى لايسين في الموقع 65 – TT): عمل كعامل وقائي (OR = 2.07)، وتوقعت أداة PolyPhen-2 أنه طفرة حميدة (الدرجة = 0.015؛ الحساسية = 0.96؛ النوعية = 0.79).
كما أظهرت النتائج أن الطفرتين rs1862513 و rs3219175 قد تؤثران على مواقع ارتباط عوامل النسخ.
الاستنتاج: تتنبأ التحليلات الحاسوبية بأن بعض الطفرات في جين الريستين قد تؤثر سلبًا على وظيفة البروتين وتقلل من حساسيته للعلاج الكيميائي لدى مريضات سرطان الثدي العراقيات. كما كشفت نماذج البنية ثلاثية الأبعاد عن تغييرات في الشكل البنيوي للبروتين الطافر مقارنة بالبروتين الطبيعي، مما يشير إلى آليات محتملة لمقاومة العلاج. تبرز هذه النتائج أهمية هذه الطفرات كواسمات جينية محتملة للعلاج الشخصي، إلا أنها تتطلب المزيد من الدراسات التجريبية لتأكيدها.
Keywords
رسستين، سرطان الثدي، haploregبروتوباترم، بوليفن، 2