B cell receptor (BCR) signalling has emerged as a therapeutic target in B cell lymphomas, but inhibiting this pathway in diffuse large B cell lymphoma (DLBCL) has benefited only a subset of patients1. Gene expression profiling identified two major subtypes of DLBCL, known as germinal centre B cell-like and activated B cell-like (ABC)2,3, that show poor outcomes after immunochemotherapy in ABC. Autoantigens drive BCR-dependent activation of NF-κB in ABC DLBCL through a kinase signalling cascade of SYK, BTK and PKCβ to promote the assembly of the CARD11–BCL10–MALT1 adaptor complex, which recruits and activates IκB kinase4–6. Genome sequencing revealed gain-of-function mutations that target the CD79A and CD79B BCR subunits and the Toll-like receptor signalling adaptor MYD885,7, with MYD88(L265P) being the most prevalent isoform. In a clinical trial, the BTK inhibitor ibrutinib produced responses in 37% of cases of ABC1. The most striking response rate (80%) was observed in tumours with both CD79B and MYD88(L265P) mutations, but how these mutations cooperate to promote dependence on BCR signalling remains unclear. Here we used genome-wide CRISPR–Cas9 screening and functional proteomics to determine the molecular basis of exceptional clinical responses to ibrutinib. We discovered a new mode of oncogenic BCR signalling in ibrutinib-responsive cell lines and biopsies, coordinated by a multiprotein supercomplex formed by MYD88, TLR9 and the BCR (hereafter termed the My-T-BCR supercomplex). The My-T-BCR supercomplex co-localizes with mTOR on endolysosomes, where it drives pro-survival NF-κB and mTOR signalling. Inhibitors of BCR and mTOR signalling cooperatively decreased the formation and function of the My-T-BCR supercomplex, providing mechanistic insight into their synergistic toxicity for My-T-BCR+ DLBCL cells. My-T-BCR supercomplexes characterized ibrutinib-responsive malignancies and distinguished ibrutinib responders from non-responders. Our data provide a framework for the rational design of oncogenic signalling inhibitors in molecularly defined subsets of DLBCL. A pro-survival multiprotein signalling supercomplex consisting of the B cell receptor, MYD88, TLR9 and mTOR is discovered that coordinates NF-κB activation in diffuse large B cell lymphoma, and provides mechanistic insight into the efficacy of drug combinations.

The heterogeneity and complexity of glycosylation hinder the depth of site-specific glycoproteomics analysis. High-field asymmetric-waveform ion-mobility spectrometry (FAIMS) has shown to improve the scope of bottom-up proteomics. The benefits of FAIMS for quantitative N glycoproteomics have not been investigated yet. In this work, we optimized FAIMS settings for N-glycopeptide identification, with or without the tandem mass tag (TMT) label. The optimized FAIMS approach significantly increased the identification of site-specific N glycopeptides derived from the purified IgM protein or human lymphoma cells. We explored in detail the changes in FAIMS mobility caused by N glycopeptides with different characteristics, including TMT labeling, charge state, glycan type, peptide sequence, glycan size and precursor m/z. Importantly, FAIMS also improved multiplexed N glycopeptide quantification, both with the standard MS2 acquisition method and with our recently developed Glyco-SPS-MS3 method. The combination of FAIMS and Glyco-SPS-MS3 provided the highest quantitative accuracy and precision. Our results demonstrate the advantages of FAIMS for improved mass-spectrometry-based qualitative and quantitative N glycoproteomics.

Abstract Site-specific regulation of protein N-glycosylation is essential in human cells. However, accurate quantification of glycosylation sites and their individual glycan moieties in a cell-wide manner is still technically challenging. Here, we introduce SugarQuant, an integrated mass spectrometry-based pipeline comprising fast protein aggregation capture (PAC)-based sample preparation, optimized multi-notch MS3 LC-MS acquisition (Glyco-SPS-MS3) and a data-processing tool (GlycoBinder) that allows for confident, global identification and quantification of intact glycopeptides in complex biological samples. PAC greatly reduces the overall samplehandling time without compromising sensitivity. Glyco-SPS-MS3 combines high-resolution MS2 and MS3 scans, resulting in enhanced reporter signals of isobaric mass tags, improved detection of N-glycopeptide fragments, and significantly lowered interference in multiplexed quantification. GlycoBinder enables streamlined processing of Glyco-SPS-MS3 data, followed by a two-step database search which increases the identification rates of intact glycopeptides by up to 22% when compared with one-step database search strategies. SugarQuant was applied to identify and quantify more than 5,000 unique glycoforms in Burkitt’s lymphoma cells, and determined complex site-specific glycosylation changes that occurred upon inhibition of fucosylation at high confidence.

Summary Background SAMHD1 mediates resistance to anti-cancer nucleoside analogues, including cytarabine, decitabine, and nelarabine that are commonly used for the treatment of leukaemia, through cleavage of their triphosphorylated forms. Hence, SAMHD1 inhibitors are promising candidates for the sensitisation of leukaemia cells to nucleoside analogue-based therapy. Here, we investigated the effects of the cytosine analogue CNDAC, which has been proposed to be a SAMHD1 substrate, in the context of SAMHD1. Methods CNDAC was tested in 13 acute myeloid leukaemia (AML cell lines), in 26 acute lymphoblastic leukaemia cell lines, ten AML sublines adapted to various antileukaemic drugs, 24 single cell-derived clonal AML sublines, and primary leukaemic blasts from 24 AML patients. Moreover, 24 CNDAC-resistant sublines of the AML cell lines HL-60 and PL-21 were established. The SAMHD1 gene was disrupted using CRISPR/Cas9 and SAMHD1 depleted using RNAi, and the viral Vpx protein. Forced DCK expression was achieved by lentiviral transduction. SAMHD1 promoter methylation was determined by PCR after treatment of genomic DNA with the methylation-sensitive HpaII endonuclease. Nucleoside (analogue) triphosphate levels were determined by LC-MS/MS. CNDAC interaction with SAMHD1 was analysed by an enzymatic assay and by crystallisation. Results Although the cytosine analogue CNDAC was anticipated to inhibit SAMHD1, SAMHD1 mediated intrinsic CNDAC resistance in leukaemia cells. Accordingly, SAMHD1 depletion increased CNDAC triphosphate (CNDAC-TP) levels and CNDAC toxicity. Enzymatic assays and crystallisation studies confirmed CNDAC-TP to be a SAMHD1 substrate. In 24 CNDAC-adapted acute myeloid leukaemia (AML) sublines, resistance was driven by DCK (catalyses initial nucleoside phosphorylation) loss. CNDAC-adapted sublines displayed cross-resistance only to other DCK substrates (e.g. cytarabine, decitabine). Cell lines adapted to drugs not affected by DCK or SAMHD1 remained CNDAC sensitive. In cytarabine-adapted AML cells, increased SAMHD1 and reduced DCK levels contributed to cytarabine and CNDAC resistance. Conclusion Intrinsic and acquired resistance to CNDAC and related nucleoside analogues are driven by different mechanisms. The lack of cross-resistance between SAMHD1/ DCK substrates and non-substrates provides scope for next-line therapies after treatment failure.

Abstract Oncogenic mutations within the RAS pathway are common in multiple myeloma (MM), an incurable malignancy of plasma cells. However, the mechanisms of pathogenic RAS signaling in this disease remain enigmatic and difficult to inhibit therapeutically. We employed an unbiased proteogenomic approach to dissect RAS signaling in MM by combining genome-wide CRISPR-Cas9 screening with quantitative mass spectrometry focused on RAS biology. We discovered that mutant isoforms of RAS organized a signaling complex with the amino acid transporter, SLC3A2, and MTOR on endolysosomes, which directly activated mTORC1 by co-opting amino acid sensing pathways. MM tumors with high expression of mTORC1-dependent genes were more aggressive and enriched in RAS mutations, and we detected interactions between RAS and MTOR in MM patient tumors harboring mutant RAS isoforms. Inhibition of RAS-dependent mTORC1 activity synergized with MEK and ERK inhibitors to quench pathogenic RAS signaling in MM cells. This study redefines the RAS pathway in MM and provides a mechanistic and rational basis to target this novel mode of RAS signaling.