Analysis of changes in the proteasome-associated proteome of multiple myeloma cells after combined treatment with specific inhibitors

Abstract

На сегодняшний день множественная миелома человека (ММ) является неизлечимым заболеванием, однако заметным прогрессом в терапии стала разработка препаратов-ингибиторов протеасом (PIs). В дальнейшем, в клиническую практику был введен целый ряд подобных таргетных препаратов, воздействующих на определенную клеточную мишень. Таким образом, важным направлением в диагностике и терапии ММ является поиск специфических клеточных биомаркеров, а также перспективных мишеней для терапевтических агентов, и в настоящее время методы протеомики играют ключевую роль в решении таких задач. Особое внимание при поиске потенциальных биомаркеров ММ обращено на систему протеолиза клетки, и на нее же направлено действие PIs. Кроме того, показано, что сочетанное воздействие PIs и цитотоксических препаратов других типов оказывает большее терапевтическое действие на клетки ММ, нежели использование их по отдельности. Целью данной работы было проанализировать интерактомы субъединицы протеасомы PSMA3 клеток ММ линии Im9 после сочетанной обработки тремя комбинациями терапевтических агентов – камптотецин/бортезомиб, ресвератрол/бортезомиб, флавопиридол/карфилзомиб. Для выделения специфических протеомов был использован рекомбинантный белок GST-PSMA3, ранее экспрессированный в бактериальной системе и очищенный с помощью аффинной хроматографии. В результате проведенного LC-MALDI TOF/TOF анализа было обнаружено накопление определенных регуляторных белков, часть которых была уникальна для каждого из типов обработок. Среди них, в свою очередь, был выделен ряд потенциальных клеточных мишеней для терапии ММ.

To date, multiple human myeloma (MM) is an incurable disease, however the development of proteasome inhibitors (PIs) has become a significant advance in therapy. Later on, a number of such targeted drugs that affect specific cellular targets were introduced into clinical practice. Thus, the search for specific cell biomarkers, as well as promising targets for therapeutic agents has become an important direction in the diagnosis and therapy of MM, and proteomics approaches currently play a key role in solving such problems. Particular attention in the search for potential MM biomarkers is addressed to the cell proteolysis system, and the action of PIs is directed to it. In addition, the combined effect of PIs and other types of cytotoxic drugs has been shown to provide a greater therapeutic effect on MM cells than using them separately. The aim of this work was to analyze the interactomes of the PSMA3 proteasomal subunit from the Im9 MM cell line after combined treatment with three distinct sets of therapeutic agents: camptothecin/bortezomib, resveratrol/bortezomib, flavopiridol/carfilzomib. The recombinant GST-PSMA3 protein has been expressed in the bacterial system and purified by affinity chromatography, and then used to isolate specific interactomes. As a result of the LC-MALDI TOF/TOF analysis, the accumulation of certain regulatory proteins was detected, some of which were shown to be unique for each type of treatment. A number of these proteins were suggested to be potential biomarkers for a new treatment approaches of MM.