INTRODUCTION: Amino acid metabolic reprogramming is a major determinant of proliferation, redox homeostasis, and biosynthetic adaptation in colorectal cancer. This study aimed to compare the intracellular free amino acid profile of HCT-116 colon cancer cells with normal colon cells (CCD) and to interpret the biological significance of the resulting metabolic alterations.
METHODS: Intracellular free amino acids were quantified by targeted LC–MS/MS. Data were processed using median normalization, log10 transformation, and Pareto scaling. Zero values were imputed by the half-minimum approach prior to logarithmic transformation. Group comparisons were performed using two-sample t-tests with Benjamini–Hochberg false discovery rate correction. PCA, PLS-DA, and KEGG-based pathway enrichment/topology analyses were performed.
RESULTS: 26 metabolites were significantly altered (FDR<0.05). Taurine, phosphoethanolamine, arginine, and ethanolamine decreased in HCT-116 cells, whereas cystine, citrulline, ornithine, and cystathionine increased. PCA demonstrated a clear separation between groups, with PC1 explaining 91.1% of total variance. PLS-DA/VIP analysis identified taurine, phosphoethanolamine, citrulline, cystine, and arginine as the major discriminative metabolites. KEGG analyses highlighted significant enrichment of valine/leucine/isoleucine biosynthesis, one-carbon pool by folate, arginine biosynthesis, and glycine/serine/threonine metabolism pathways.
DISCUSSION AND CONCLUSION: HCT-116 cells exhibited pronounced reprogramming across redox-related (cystine/taurine), membrane phospholipid intermediate (phosphoethanolamine), and one-carbon/arginine-linked metabolic networks. This study supports hypothesis generation for testing targetable vulnerabilities, including the xCT/SLC7A11 axis and key one-carbon metabolic nodes.

Keywords: Colorectal cancer, Metabolomic, Amino Acid metabolism, Taurine, Cystine

HCT-116 ve normal kolon hücrelerinde serbest amino asitlerin hedefli metabolomik profillenmesi

GİRİŞ ve AMAÇ: Kolorektal kanserde amino asit metabolizmasının yeniden programlanması, proliferasyon, redoks dengesi ve biyosentetik gereksinimlerin sürdürülmesinde belirleyici bir rol oynamaktadır. Bu çalışmada, HCT-116 kolon kanseri hücreleri ile normal kolon hücre hattı (CCD) arasında hücre içi serbest amino asit profilinin karşılaştırılması ve ortaya çıkan metabolik yeniden programlanmanın biyolojik anlamının değerlendirilmesi amaçlandı.
YÖNTEM ve GEREÇLER: Hücre içi serbest amino asitler hedefli LC–MS/MS yöntemiyle ölçüldü; veri seti median normalizasyon, log10 dönüşümü ve Pareto ölçekleme ile işlendi. Sıfır değerler log dönüşüm öncesinde half-minimum yöntemiyle tamamlandı. Grup karşılaştırmaları iki örneklemli t-testi ile yapıldı ve Benjamini–Hochberg yöntemi ile FDR düzeltmesi uygulandı. Çok değişkenli analizler PCA ve PLS-DA ile, yolak analizleri ise KEGG tabanı üzerinden gerçekleştirildi.
BULGULAR: Toplam 26 metabolit anlamlı olarak değişti (FDR<0.05). Taurine, phosphoethanolamine, arginine ve ethanolamine düzeyleri HCT-116 hücrelerinde azalırken; cystine, citrulline, ornithine ve cystathionine düzeyleri arttı. PCA analizinde PC1 bileşeni toplam varyansın %91.1’ini açıklayarak iki grubu net biçimde ayırdı. PLS-DA/VIP analizine göre taurine, phosphoethanolamine, citrulline, cystine ve arginine en güçlü ayırt edici metabolitlerdi. KEGG analizlerinde valine/leucine/isoleucine biosynthesis, one-carbon pool by folate, arginine biosynthesis ve glycine/serine/threonine metabolism yolakları anlamlı biçimde zenginleşti.
TARTIŞMA ve SONUÇ: HCT-116 hücreleri, redoksla ilişkili (sistin/taurin), membran fosfolipid ara maddesi (fosfoetanolamin) ve tek karbonlu/arginin bağlantılı metabolik ağlar genelinde belirgin bir yeniden programlanma sergilemiştir. Bu çalışma, xCT/SLC7A11 ekseni ve kilit tek karbonlu metabolik düğümler dahil olmak üzere, hedef alınabilir zayıflıkların test edilmesine yönelik hipotezlerin oluşturulmasını desteklemektedir.

Anahtar Kelimeler: Kolorektal kanser, metabolomik, amino asit metabolizması, taurine, cystine