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プロテアソームサブユニットは骨髄腫細胞の生存率とプロテアソーム阻害剤感受性を異なる方法で制御している
Proteasome subunits differentially control Myeloma cell viability and proteasome inhibitor sensitivity.
PMID: 32561655 DOI: 10.1158/1541-7786.MCR-19-1026.
抄録
我々はボルテゾミブ（BTZ）に耐性のある多発性骨髄腫（MM）細胞株を8株作製したが、5株はPSMB5変異を獲得した。1,500人の患者において、このような変異は臨床的にはまれであった。プロテアソームの破壊がMMの生存率と薬剤感受性に及ぼす影響をよりよく理解するために、我々は主要なプロテアソーム触媒サブユニットを系統的に削除した。PSMB5を持たないMM細胞は生存可能であった。薬剤耐性を有するPSMB5変異細胞株は、PSMB5欠失によりBTZに再感作されたが、これはPSMB5変異が薬剤耐性機能を活性化していることを示唆している。一方、PSMB6ノックアウトはMM細胞株に対して致死的であった。PSMB6 を欠失させると、主要な触媒サブユニットである PSMB5、PSMB7、PSMB8、PSMB10 のスプライシングが阻害されたが、スプライシング機能や触媒活性を持たない PSMB6 を改変しても生存率は回復し、プロテアソーム構造への PSMB6 の寄与が機能活性よりも重要であることが示唆された。これを裏付けるように、スプライシング機能を欠いた変異型PSMB6を低レベルで発現させることで、薬剤耐性MM細胞株においてBTZ感受性が回復した。PSMB8とPSMB9の欠損は致死的でもBTZ感受性の回復でもなかった。また、PSMB5、PSMB6、PSMB7の発現には有意な共依存性が認められた。我々は、プロテアソーム阻害剤に曝露された一部の患者サンプルでは、PSMB6と7のレベルが上昇したが、8と9のレベルは上昇しなかったことを示した。以上のことから、我々は、PSMB6とPSMB7はMM細胞の生存に必須であるが、PSMB5は必須ではないこと、この依存性は構造的なものであり、PSMB5、6、7のアップレギュレーションまたは活性化変異はプロテアソーム阻害剤に対する抵抗性をもたらし、枯渇は感受性をもたらすことを明らかにした。以上の結果から、PSMB5,6,7はプロテアソーム阻害剤に対する耐性を獲得していることが示唆された。これらの知見は、PSMB5、PSMB6、またはPSMB7発現の調節を新たな治療戦略として支持するものである。
We generated eight multiple myeloma (MM) cell lines resistant to bortezomib (BTZ); five acquired PSMB5 mutations. In 1,500 patients such mutations were rare clinically. To better understand disruption of proteasomes on MM viability and drug sensitivity, we systematically deleted the major proteasome catalytic subunits. MM cells without PSMB5 were viable. Drug resistant, PSMB5 mutated, cell lines were re-sensitized to BTZ by PSMB5 deletion, implying PSMB5 mutation is activating in its drug resistance function. In contrast, PSMB6 knockout was lethal to MM cell lines. Depleting PSMB6 prevented splicing of the major catalytic subunits PSMB5, PSMB7, PSMB8 and PSMB10, however PSMB6 engineered without splicing function or catalytic activity, also restored viability, inferring the contribution of PSMB6 to proteasome structure to be more important than functional activity. Supporting this, BTZ sensitivity was restored in drug resistant MM cell lines by low level expression of mutated PSMB6 lacking splicing function. Loss of PSMB8 and PSMB9 was neither lethal nor restored BTZ sensitivity. Significant co-dependency of PSMB5, PSMB6 and PSMB7 expression was observed. We demonstrated elevated levels of PSMB6 and 7 but not 8 and 9 in some, but not all, serial patient samples exposed to proteasome inhibitors. In summary, we show PSMB6 and PSMB7 but not PSMB5 to be essential for MM cell survival, this dependency is structural and that up-regulation or activating mutation of PSMB5, 6 and 7 confers proteasome inhibitor resistance while depletion confers sensitivity. Implications: These findings support modulation of PSMB5, PSMB6 or PSMB7 expression as a new therapeutic strategy.
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