کروسین از طریق تنظیم AKT1 در برابر بیماری انسدادی مزمن ریوی ناشی از دود محافظت می‌کند.

پیشینه: بیماری انسدادی مزمن ریه (COPD) یک اختلال التهابی راه هوایی است که با محدودیت مداوم جریان هوا و ویژگی‌های پاتولوژیکی مانند بازسازی راه هوایی مشخص می‌شود. شناسایی اهداف مولکولی دخیل در اختلال عملکرد اپیتلیال راه هوایی برای توسعه درمان‌های COPD بسیار مهم است. کروسین، یک گلیکوزید کاروتنوئیدی از زعفران (Crocus sativus L.)، ممکن است به دلیل ساختار پلی‌ان مزدوج خود، خواصی شبیه به ترکیبات تداخلی سنجش همه‌سنجی (PAINS) از خود نشان دهد. این می‌تواند منجر به اثرات غیر اختصاصی در شرایط آزمایشگاهی (in vitro) شود و تفسیر دارویی آن را پیچیده کند. بنابراین، یک استراتژی ارزیابی چندبعدی (تجزیه و تحلیل شبکه + in vitro + in vivo) برای کاهش چنین محدودیت‌هایی ضروری است. روش‌ها: ما ابتدا از استراتژی‌های پیش‌بینی، از جمله تجزیه و تحلیل شبکه، برای شناسایی اهداف مشترک کروسین و COPD استفاده کردیم. شبکه‌های تعامل پروتئین-پروتئین (PPI) ساخته شدند و اهداف اصلی از طریق تجزیه و تحلیل توپولوژی غربالگری شدند. تجزیه و تحلیل‌های غنی‌سازی هستی‌شناسی ژن (GO) و دایره‌المعارف ژن‌ها و ژنوم‌های کیوتو (KEGG) برای پیش‌بینی مسیرهای سیگنالینگ انجام شد. سپس از شبیه‌سازی‌های داکینگ مولکولی و دینامیک برای ارزیابی پتانسیل اتصال بین کروسین و اهداف اصلی استفاده شد. در نهایت، عملکرد کروسین در برابر COPD با استفاده از سنجش تغییر حرارتی سلولی (CETSA) در شرایط آزمایشگاهی و یک مدل موشی القا شده با دود سیگار در داخل بدن ارزیابی شد. نتایج: تجزیه و تحلیل شبکه، 243 هدف مشترک را پیش‌بینی کرد که از بین آنها 48 هدف کاندید شناسایی شدند. تجزیه و تحلیل‌های غنی‌سازی GO و KEGG مسیر سیگنالینگ PI3K-AKT را به عنوان یک مکانیسم بالقوه کلیدی پیشنهاد کردند. در میان اهداف اصلی برتر، داکینگ مولکولی انرژی‌های اتصال مطلوبی را بین کروسین و پروتئین‌هایی مانند ALB و AKT1 نشان داد، یافته‌ای که بیشتر توسط شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی تأیید شد. CETSA بعدی، تعامل مستقیمی را بین کروسین و AKT1 نشان داد. آزمایش‌های درون‌تنی (in vivo) نشان داد که تجویز کروسین به طور قابل توجهی آسیب و التهاب ریه را کاهش داده و نسبت p-AKT1/AKT1 را کاهش داده است، که با تجزیه و تحلیل شبکه و یافته‌های CETSA مطابقت دارد، که نشان می‌دهد اثرات مشاهده شده صرفاً به تداخل PAINS مربوط نمی‌شوند. نتیجه‌گیری: این یافته‌ها از پتانسیل درمانی کروسین در COPD از طریق فعالیت ضد التهابی و تنظیم AKT1 پشتیبانی می‌کنند. علیرغم خواص بالقوه PAINS، سازگاری داده‌های شبکه، درون‌تنی (in vitro) و درون‌تنی (in vivo) ارتباط بیولوژیکی اثرات مشاهده شده آن را تقویت می‌کند.

Background: Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is an inflammatory airway disorder characterized by persistent airflow limitation and pathological features such as airway remodeling. Identifying molecular targets involved in airway epithelial dysfunction is crucial for developing COPD therapies. Crocin, a carotenoid glycoside from saffron (Crocus sativus L.), may exhibit pan-assay interference compounds (PAINS)-like properties owing to its conjugated polyene structure. This can lead to non-specific effects in vitro and complicate its pharmacological interpretation. Therefore, a multidimensional assessment strategy (network analysis + in vitro + in vivo) is essential to mitigate such limitations. Methods: We first employed predictive strategies, including network analysis, to identify common targets of crocin and COPD. Protein-protein interaction (PPI) networks were constructed, and core targets were screened via topology analysis. Gene Ontology (GO) and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) enrichment analyses were performed to predict signaling pathways. Molecular docking and dynamics simulations were then used to assess the binding potential between crocin and the core targets. Finally, the function of crocin against COPD was evaluated using the Cellular Thermal Shift Assay (CETSA) in vitro and a cigarette smoke-induced mouse model in vivo. Results: Network analysis predicted 243 common targets, from which 48 candidate targets were identified. GO and KEGG enrichment analyses suggested the PI3K-AKT signaling pathway as a potentially key mechanism. Among the top-ranked core targets, molecular docking indicated favorable binding energies between crocin and proteins such as ALB and AKT1, a finding further corroborated by molecular dynamics simulations. Subsequent CETSA suggested a direct interaction between crocin and AKT1. In vivo experiments demonstrated that crocin administration significantly alleviated lung injury and inflammation and reduced the p-AKT1/AKT1 ratio, consistent with network analysis and CETSA findings, suggesting the observed effects were not solely attributable to PAINS interference. Conclusion: These findings support the therapeutic potential of crocin in COPD through its anti-inflammatory activity and regulation of AKT1. Despite potential PAINS properties, the consistency across network, in vitro, and in vivo data strengthens the biological relevance of its observed effects.