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Identification and in-vitro analysis of potential proteasome inhibitors targeting PSMβ5 for multiple myeloma - 08/12/22

Doi : 10.1016/j.biopha.2022.113963 
Rohitash Yadav a , Uttam Kumar Nath b , Ismail Celik c , Shailendra Handu a , Neeraj Jain d, e, , Puneet Dhamija a,
a Department of Pharmacology, All India Institute of Medical Sciences, Rishikesh 249203, India 
b Department of Medical Oncology/Haematology, All India Institute of Medical Sciences, Rishikesh 249203, India 
c Faculty of Pharmacy, Department of Pharmaceutical Chemistry, Erciyes University, Kayseri, Turkey 
d Division of Cancer Biology, Central Drug Research Institute, Lucknow, Uttar Pradesh 226031, India 
e Academy of Scientific and Innovative Research, Ghaziabad, Uttar Pradesh, 201002, India 

Corresponding author at: Division of Cancer Biology, Central Drug Research Institute, Lucknow, Uttar Pradesh 226031, India.Division of Cancer Biology, Central Drug Research InstituteLucknowUttar Pradesh226031India⁎⁎Corresponding author.

Abstract

The proteasome subunit β5 (PSMβ5) is a chief target of proteasome inhibitors (PIs) for treatment of multiple myeloma (MM). The relevance of PSMβ5 mutations and their functional impact on the development of resistance to PIs have been demonstrated recently. Therefore, this present study deals with an in-depth E-pharmacophore based screening and repurposing of FDA-approved drugs that could target PSMβ5 for MM. Our molecular docking-based investigation revealed risedronate and zoledronate as potential alternative therapeutic molecules for targeting the PSMβ5 gene. Risedronate and zoledronate displayed high binding affinity (−9.51 and −8.56 kcal/mol respectively) to PSMβ5. Moreover, 100 ns molecular dynamics simulation analysis of docking complexes revealed risedronate and zoledronate with a superior binding free energies and stable interactions with PSMβ5. The RMSD plot shows that the risedronate-PSMβ5 (mean: 0.24 nm) and zoledronate-PSMβ5 (mean: 0.25 nm) complexes are identical and stays stable until 100 ns. We further validated the activity of zoledronate in MM cell lines RPMI8226 and U266 where zoledronate showed significant anti-proliferative and apoptotic activity. Importantly, zoledronate showed an enhanced anti-proliferative activity when combined with bortezomib in MM cell lines. Thus, this study demonstrates that combining bortezomib with zoledronate could have a significant impact on reducing MM cell growth and can be an alternative strategy for treating MM.

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Graphical Abstract




ga1

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Highlights

Risedronate and zoledronate displayed high binding affinity to PSMβ5.
Risedronate and zoledronate-PSMβ5 complex are stable until 100 ns simulation.
Zoledronate showed anti-proliferative activity in multiple myeloma cells.
Zoledronate showed synergist activity with bortezomib in multiple myeloma cells.

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Keywords : Multiple myeloma, PSM-β5, Proteasome inhibitors, Zoledronate


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