Acoplamiento molecular de fármacos análogos al 4β-hidroxiwithanolido-E de Physalis peruviana con las proteínas de la vía RAS/MAPK en cáncer colorrectal mutante KRAS

Abstract

El cáncer colorrectal (CCR) constituye una de las principales causas de mortalidad oncológica a nivel mundial y en Perú se sitúa entre los cinco tumores más frecuentes, con cerca del 40% de los casos asociados a mutaciones en KRAS que activan constitutivamente la vía MAPK. Las limitaciones terapéuticas actuales, relacionadas con toxicidad y resistencia adquirida, justifican la exploración de nuevas estrategias farmacológicas. El 4β hidroxiwithanolido E (4βHWE), un withanólido esteroidal aislado de Physalis peruviana, ha mostrado actividad antiproliferativa, aunque su acción sobre la cascada RAS MAPK permanece incompletamente caracterizada. El presente estudio evaluó mediante acoplamiento molecular la energía libre de unión y las interacciones del 4βHWE y sus análogos con KRAS mutante, BRAF, MEK1 y ERK2. Se seleccionaron estructuras cristalográficas de alta resolución y se validó el protocolo mediante re docking con valores de RMSD inferiores a 2 Å. El cribado virtual por similitud estructural identificó once fármacos aprobados por la FDA, predominantemente corticosteroides. Los análisis revelaron un perfil de inhibición multiobjetivo jerárquico del 4βHWE, con afinidad preferencial por MEK1 mediada por coordinación con Mg2+, ausente en las demás proteínas. Los análogos mostraron afinidades comparables. El análisis de interacciones destacó residuos conservados del P loop, Switch II y motivo DFG como puntos de anclaje comunes. Estos hallazgos posicionan al 4βHWE como un andamiaje prometedor para el desarrollo racional de terapias dirigidas contra CCR KRAS mutado, cuya relevancia clínica deberá confirmarse mediante estudios bioquímicos y celulares.

Colorectal cancer (CRC) is among the leading causes of cancer related mortality worldwide and ranks within the five most frequent malignancies in Peru, with approximately 40% of cases harboring KRAS mutations that constitutively activate the MAPK pathway. Current therapies are limited by toxicity and acquired resistance, highlighting the need for novel therapeutic strategies. 4β hydroxywithanolide E (4βHWE), a steroidal withanolide derived from Physalis peruviana, exhibits antiproliferative activity, although its effects on the RAS MAPK cascade remain incompletely characterized. This study evaluated the binding free energies and molecular interactions of 4βHWE and structurally related analogs with mutant KRAS, BRAF, MEK1, and ERK2 using molecular docking. High resolution crystallographic structures were selected and the docking protocol was validated through redocking with RMSD values below 2 Å. Three dimensional similarity based virtual screening identified eleven FDA approved drugs, predominantly systemic corticosteroids. Docking analyses revealed that 4βHWE displays a stratified multi target inhibition profile, with preferential affinity for MEK1 mediated by coordination with the catalytic Mg2+ cofactor, a feature absent in KRAS, BRAF, and ERK2. Identified analogs showed comparable affinities. Interaction profiling highlighted conserved residues in the P loop, Switch II, and DFG motif as common anchoring sites. These in silico findings suggest that 4βHWE represents a privileged scaffold for the rational development of therapies against KRAS mutated CRC and warrant further biochemical and cellular validation.