Тема:
Анализ изменений в протеасомо-ассоциированном протеоме клеток множественной миеломы человека при сочетанной обработке специфическими препаратами-ингибиторами
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
ℹ️Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
Введение
Цели и задачи
Цель работы
Задачи
Обзор литературы
Протеасома
Строение протеасомы
Механизмы деградации белка.
Роль протеасом в клеточных нарушениях
Множественная миелома человека.
Типы биомаркеров
Ингибиторы протеасом
Терапевтические агенты других типов
Масс-спектрометрические методы в протеомике.
Количественная протеомика и поиск возможных опухолевых биомаркеров
Материалы и методы исследования
1. Выделение белка слияния
2. Аффинная хроматография белков слияния на глутатион-сефарозе
3. Аффинная хроматографическая очистка (GST pull down; аффинная адсорбция) ..................28
4. Электрофорез белков в ПААГ в денатурирующих условиях
5. Пробоподготовка для масс-спектрометрии
6. Хроматографическое разделение белков
7. Масс-спектрометрический анализ
8. Биоинформатический анализ
9. Иммуноблоттинг
Результаты и обсуждение
1. Выделение рекомбинантного белка GST- α7 и его очистка методом аффинной
хроматографии на глутатион-сефарозе
2. Обработка клеток ММ несколькими сочетаниями препаратов-ингибиторов.........................36
3. Выделение экстрактов цитоплазмы и нуклеоплазмы из культуры клеток множественной
миеломы человека (Im9) в контроле и после сочетанных обработок. Связывание белка слияния
на глутатион-сефарозе с протеасомо-ассоциированными белками цитоплазматических и
ядерных экстрактов (GST pull-down).
4. Идентификация выделенных белков методом тандемной масс-спектрометрии. ...................38
5. Выборочное подтверждение результатом масс-спектрометрии иммуноблоттингом ............39
6. Оценка влияния различных типов сочетанных обработок на клетки ММ, на основании
различий белковых профилей полученных проб
Идентификация возможных белков-мишеней для терапии ММ
Белок-регулятор клеточного цикла и апоптоза 2 (DBC1)
Рибосомальные белки
Фасцин
Гетерогенные ядерные рибонуклеопротеины (hnRNPs)
Белки-регуляторы фолдинга
Ретикулон
P72
Выводы
Список сокращений
Список литературы
📖 Введение
В диагностике любого онкологического заболевания ключевую роль играет определение характерного для него набора клеточных биомаркеров. Развитие протеомных методов позволило усовершенствовать процесс поиска и обнаружения биомаркеров, при этом расширив наши знания о работе клетки в целом. Для пациентов это не означает полное излечение, однако гарантирует значительное улучшение течения болезни и лучший прогноз в долговременной перспективе. Однако, несмотря на значительный прогресс в терапии злокачественных новообразований, некоторые заболевания остаются неизлечимыми, а их патогенез во многом неясным. К таким болезням, в частности, относится множественная миелома человека (ММ).
Множественная миелома человека – иммунопролиферативное заболевание, заключающееся в аномальной трансформации и пролиферации моноклональных плазмоцитов красного костного мозга (Willenbacher et al., 2018). За последние 30 лет, во многом благодаря методам протеомики, достигнуты значительные успехи в терапии ММ.
Так, был идентифицирован ряд клеточных мишеней ММ, в числе которых протеасомный аппарат белковой деградации, что привело к разработке таких высокоэффективных терапевтических агентов, как собственно ингибиторы протеасом (PIs), а также ингибиторы гистоновых деацетилаз (DACIs), моноклональные антитела (mAbs) и ряд других.
В терапии ММ протеасомные ингибиторы приобрели особое значение по нескольким причинам. Во-первых, подавляющее число биомаркеров ММ это белки. Логично предположить, что особое значение будет иметь именно система внутриклеточного протеолиза. Кроме того, большое число протеасомных субстратов и сам протеасомный
аппарат вовлечены в ключевые для жизнедеятельности клетки процессы, нарушениекоторых как раз и может приводить к онкотрансформации клеток и их неконтролируемой пролиферации. Поэтому наиболее изученными биомаркерами ММ являются белки, так или иначе участвующие в онкогенезе (Cosemans et al., 2018). Более того, в клинических экспериментах показана повышенная чувствительность опухолевых клеток к препаратамингибиторам протеасом.
Первым из открытых, и долгое время наиболее эффективным препаратом-ингибитором протеасом был Velcade (бортезомиб). На сегодняшний день это один из немногих терапевтических агентов, прошедший все этапы клинических испытаний FDA. Также к числу таких препаратов относится карфилзомиб. Применение этих препаратов играет важную роль не только в клинике, но и в фундаментальных исследованиях. Так, изменение белкового профиля клетки после ее обработки ингибиторами протеасом, дает информацию о субстратах убиквитин-зависимого и убиквитин-независимого путей деградации протеасомным комплексом, а в случае клеток миеломных линий – информацию о том, могут ли такие субстраты быть потенциальными биомаркерами ММ.
Однако, ряд особенностей патогенеза ММ делает использование какого-либо одного типа препаратов практически бесполезным. Так, среди пациентов с ММ возрос процент возникновения резистентности к препаратам-ингибиторам протеасом, что послужило стимулом к поиску новых терапевтических агентов, а также попыткам сочетания
препаратов разной природы. При лечении ММ именно последний метод оказался наиболее
успешным (Attal et al., 2017; Orlowski, 2004). В настоящее время исследования по поиску и тестированию новых сочетаний терапевтических препаратов разных классов проводятся достаточно широко, что указывает на актуальность этого направления (Kumar et al., 2018).
Сравнение эффективности сочетаний препаратов проводится в разных направлениях: важно не только доказать дополнение и усиление терапевтического эффекта одного из препаратов при сочетанной обработке, но и провести сравнительный анализ действия двух препаратов одного класса с каким-то определенным препаратом другого класса на одну и ту же мишень. Примером такого эксперимента являются проводимые в данный момент клинические испытания сочетаний бортезомиб-доксорубицин и карфилзомибдоксорубицин – причем уже показано, что последнее сочетание оказывает более сильный терапевтический эффект на клетки ММ (Dimopoulos et al., 2017). Кроме того, перспективным направлением является использование соединений, воздействующих на клеточный цикл, в частности, ингибиторов циклин-зависимых киназ. К таким препаратам относится, например, флавопиридол, также проходящий клинические испытания на клетках ММ (Hofmeister et al., 2014). К другим препаратам, используемым в сочетанной терапииММ относятся: ресвератрол, фитопротектор, показавший противоопухолевую активность на клетках животных (Popat et al., 2013) и камптотецин, ингибитор топоизомеразы I, активно использующийся в терапии различных онкологических заболеваний (Gokduman, 2016).
Кроме самих сочетаний препаратов значительный интерес представляет анализ их воздействия на разные клеточные линии – например, на миеломные линии RPMI 8226 и Im9, различающиеся по статусу экспрессии проапоптотического онкосупрессора p53.
Селекция наиболее эффективных сочетаний была проведена с помощью МТТ теста и проточной цитометрии – так отбираются не только сами варианты обработок, но и оптимальные концентрации препаратов, приводящие к преимущественному апоптозу миеломных клеток. В данной работе были использованы три сочетания вышеописанных препаратов, и проведен сравнительный анализ белковых профилей обработанных клеток с TOF/TOF масс-спектрометрии.
Цели и задачи.
Цель работы:
Проанализировать интерактом субъединицы PSMA3 в цитоплазме и нуклеоплазме клеток ММ (клеточная линия Im9), полученный путем связывания с рекомбинантным белком GST-α7 после обработки клеток разными сочетаниями препаратов-ингибиторов.
Задачи:
1. Выделение рекомбинантного белка GST- α7 и его очистка методом аффинной хроматографии на глутатион-сефарозе;
2. Обработка клеток ММ несколькими сочетаниями препаратов-ингибиторов
3. Выделение экстрактов цитоплазмы и нуклеоплазмы из культуры клеток множественной миеломы человека (Im9) в контроле и после сочетанных обработок;
4. Связывание белка слияния на глутатион-сефарозе с протеасомо-ассоциированными белками цитоплазматических и ядерных экстрактов (GST pull-down);
5. Идентификация выделенных белков методом тандемной масс-спектрометрии6. Оценка влияния различных типов сочетанных обработок на клетки ММ, основываясь на различии белковых профилей полученных проб.
✅ Заключение
1. После обработки клеток ММ тремя сочетаниями препаратов-ингибиторов (ресвератрол/бортезомиб, флавопиридол/карфилзомиб, камптотецин/бортезомиб) обнаружено накопление определенных белков–интерактантов субъединицы PSMA3
в ядре и цитоплазме клеток Im9. Часть этих белков уникальна для каждого из типов обработок. Большая часть этих белков содержит неупорядоченные участки, поэтому может быть отнесена к мишеням убиквитин-независимого протеолиза.
2. Интерактомы PSMA3, полученные после обработки сочетанием, содержащим карфилзомиб, значительно отличались от таковых после сочетанной обработки с использованием бортезомиба.
3. Во всех пробах присутствует большое количество цитоскелетных белков и компонентов экзосом, причем их распределение не зависит от клеточного компартмента или типа обработки клеток. Кроме того, значительная часть интерактантов PSMA3 задействована в различных этапах регуляции экспрессии генов (участвуют в регуляции транскрипции, процессинге, сплайсинге, транспорте мРНК, трансляции).