• 한국임상수의학회지
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• 제21권3호
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• pp.253-258
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• 2004

DNA double-strand break (DSB) is a serious treat for the cells including mutations, chromosome rearrangements, and even cell death if not repaired or misrepaired. Ku heterodimer regulatory DNA binding subunits (Ku70/Ku80) bound to double strand DNA breaks are able to interact with 470-kDa DNA-dependent protein kinase catalytic subunit (DNA-PKcs), and the interaction is essential for DNA-dependent protein kinase (DNA-PK) activity. The Ku80 mutants were designed to bind Ku70 but not DNA end binding activity and the peptides were treated in breast cancer cells for co-therapy strategy to see whether the targeted inhibition of DNA-dependent protein kinase (DNA-PK) activity sensitized breast cancer cells to ionizing irradiation or chemotherapy drug to develop a treatment of breast tumors by targeting proteins involved in damage-signaling pathway and/or DNA repair. We designed domains of Ku80 mutants, 26 residues of amino acids (HN-26) as a control peptide or 38 (HNI-38) residues of amino acids which contain domains of the membrane-translocation hydrophobic signal sequence and the nuclear localization sequence, but HNI-38 has additional twelve residues of peptide inhibitor region. We observed that the synthesized peptide (HNI-38) prevented DNA-PKcs from binding to Ku70/Ku80, resulting in inactivation of DNA-PK complex activity in breast cancer cells (MDA-465 and MDA-468). Consequently, the peptide treated cells exhibited poor to no DNA repair, and became highly sensitive to irradiation or chemotherapy drugs. The growth of breast cancer cells was also inhibited. These results demonstrate the possibility of synthetic peptide to apply breast cancer therapy to induce apoptosis of cancer cells.

• BMB Reports
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• 제40권3호
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• pp.432-438
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• 2007

V(D)J recombination, a site-specific gene rearrangement process occurring during the lymphocyte development, begins with DNA double strand breaks by two recombination activating gene products (RAG1/2) and finishes with the repair process by several proteins including DNA-dependent protein kinase (DNA-PK). In this report, we found that RAG2 was specifically phosphorylated by DNA-PK at the $365^{th}$ serine residue, and this phosphorylated RAG2 affected the V(D)J recombination activity in cells in the GFP expression-based assay. While the V(D)J recombination activity between wild-type RAG2 and mutant S365A RAG2 in the assay using a signal joint substrate was undistinguishable in DNA-PK deficient cells (M059J), the activity with wild-type RAG2 was largely increased in DNA-PK proficient cells (M059K) in comparison with mutant RAG2, suggesting that RAG2 phosphorylation by DNA-PK plays a crucial role in the signal joint formation during V(D)J recombination.

• 생명과학회지
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• 제15권3호
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• pp.406-414
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• 2005

암세포의 유전적 불안정성은 부적절하게 활성화된 DNA수복경로와 관련되어 있다. 전이성 암은 높은 유전적 불안정성을 나타내는데, 이와 관련하여 본 연구에서는 전이성 암세포에서의 중요한 DNA수복 단백질의 하나인 DN의존성 단백질 키나아제(DNA-PK)의 발현 변화를 조사하였다. 여러 종류의 전이도가 다른 암세포들을 대상으로 한 실험에서 전이성 암세포들은 각각의 모세포에 비하여 DNA-PK 성분의 조절 소단위인 Ku70/80의 발현 및 Ku의 DNA 결합 활성이 증강되어 있었다. 또한 DNA-PK의 촉매 소단위인 DNA-PKcs의 발현 및 whole DNA-PK복합체의 kinase의 활성도 전이도가 큰 암세포에서 그 모세포보다 증강되어 있음을 알 수 있어, 전이성 암세포의 증강된 DNA수복능은 부적절한 DNA수복을 일으켜 암의 진행 및 전이를 촉진시키는 원인이 될 수 있음을 시사하였다. 한편 암세포의 표피성장인자수용체의 신호전달의 증강은 암의 침윤과 전이에 관련되어 있으며, DNA-PK의 기 기능에도 영향을 줄 수 있는 가능성이 보고 된 바 있는데, 본 연구에서는 표피성장인자수용체의 신호전달과 DNA-PK의 관련성을 명확히 밝히기 위하여 새로 개발된 EGFR tyrosine kinase inhibitor인 PKI166의 DNA-PK의 활성에 미치는 영향을 조사하였다. PKI166는 Ku70/80 및 DNA-PKcs의 발현을 억제하였고 이와 관련하여 전이성 및 항암제 다제내성 암세포에서 PKI166에 의하여 항암제에 대한 감수성을 증가시켜 항암제 내성을 나타내는 전이성 암세포 대한 치료법 연구에 DNA-PK가 분자적 표적이 될 수 있음을 밝혔다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제7권1호
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• pp.9-14
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• 2003

Recent studies indicated that cancer cells become resistant to ionizing radiation (IR) and chemotherapy drugs by enhanced DNA repair of the lesions. Therefore, it is expected to increase the killing of cancer cells and reduce drug resistance by inhibiting DNA repair pathways that tumor cells rely on to escape chemotherapy. There are a number of key human DNA repair pathways which depend on multimeric polypeptide activities. For example, Ku heterodimer regulatory DNA binding subunits (Ku70/Ku80) on binding to double strand DNA breaks (DSBs) are able to interact with 470-kDa DNA-dependent protein kinase catalytic subunit (DNA-PKcs), and are essential for DNA-dependent protein kinase (DNA-PK) activity. It has been known that DNA-PK is an important factor for DNA repair and also is a sensor-transmitting damage signal to downstream targets, leading to cell cycles arrest. Our ultimate goal is to develop a treatment of breast tumors by targeting proteins involved in damage-signaling pathway and/or DNA repair. This would greatly facilitate tumor cell cytotoxic activity and programmed cell death through DNA damaging drug treatment. Therefore, we designed a domain of Ku80 mutants that binds to Ku70 but not DNA end binding activity and used the peptide in co-therapy strategy to see whether the targeted inhibition of DNA-PK activity sensitized breast cancer cells to irradiation or chemotherapy drug. We observed that the synthesized peptide (HNI-38) prevented DNA-PKcs from binding to Ku70/Ku80, thus resulting in inactivation of DNA-PK activity. Consequently, the peptide treated cells exhibited poor to no DNA repair, and became highly sensitive to IR or chemotherapy drugs, and the growth of breast cancer cells was inhibited. Additionally, the results obtained in the present study also support the physiological role of resistance of cancer cells to IR or chemotherapy.

• 생명과학회지
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• 제17권6호통권86호
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• pp.748-755
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• 2007

본 연구에서는 전이성 암세포와 항암제 다제내성 세포에 있어서 항암제 내성에 영향을 미치는 것으로 알려진 DNA-dependent protein kinase (DNA-PK) 가 Abl protein-tyrosine kinases저해제인 STl571 내성에도 연관되어 있는지에 대하여 조사하였다. 또한 STl571 과 topoisomerase I 저해제인 camptothecin (CPT) 의 단독 및 병용처리에 의한 항암 활성을 전이성 암세포와 항암제 다제내성 세포를 대상으로 조사하였다. 세포의 전이도와 내성정도에 따라 STl571 의 감수성이 다르게 나타났다. 이와 함께 ST1571의 처리후 농도에 따라 전이도가 낮은 KMl2, PC3 세포와 항암제 감수성인 CEM, MCF-7 세포에서는 DNA-PK 의 발현이 감소하는 반면, 전이도가 높은 KML4a, PC-MM2 세포와 다제내성 CEM/MDR 및 MCR/MDR 세포에서는 그 발현이 증가되어 있음을 알 수 있었다. 이는 DNA-PK 의 발현이 STl571 의 내성에 관여한다는 것을 시사한다. 이와 같은 결과에 근거하여 DNA-PK 의 발현을 감소시키는 CPT를 STl571 내성을 나타내는 암세포에 대하여 STl571 과 병용처리 하였다. 그 결과 DNA-PK의 발현이 감소되고 세포증식이 억제됨으로써 ST1571 의 감수성이 CPT에 의해 증가하는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 DNA-PK가 STl571 의 내성을 극복하는데 있어서 새로운 표적이 될 수 있으며, STl571 의 치료내성 극복에 CPT 와의 병용처리가 유효함을 알 수 있었다.

• Toxicological Research
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• 제24권3호
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• pp.175-182
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• 2008

DNA-dependent protein kinase(DNA-PK) is involved in joining DNA double-strand breaks induced by ionizing radiation or V(D)J recombination and is activated by DNA ends and composed of a DNA binding subunit, Ku, and a catalytic subunit, DNA-PKcs. It has been suggested that DNA-PK might be $2^{nd}$ upstream kinase for protein kinase B(PKB). In this report, we showed that Ser473 phosphorylation in the hydrophobic-motif of PKB is blocked in DNA-PK knockout mouse embryonic fibroblast cells(MEFs) following insulin stimulation, while there is no effect on Ser473 phosphorylation in DNA-PK wild type MEF cells. The observation is further confirmed in human glioblastoma cells expressing a mutant form of DNA-PK(M059J) and a wild-type of DNA-PK(M059K), indicating that DNA-PK is indeed important for PKB activation. Furthermore, the treatment of cells with doxorubicin, DNA-damage inducing agent, leads to PKB phosphorylation on Ser473 in control MEF cells while there is no response in DNA-PK knockout MEF cells. Together, these results proposed that DNA-PK has a potential role in insulin signaling as well as DNA-repair signaling pathway.

• Molecules and Cells
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• 제46권4호
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• pp.200-205
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• 2023

DNA-dependent protein kinase catalytic subunit (DNA-PKcs), a member of the phosphatidylinositol 3-kinase-related kinase family is a well-known player in repairing DNA double-strand break through non-homologous end joining pathway. This mechanism has allowed us to understand its critical role in T and B cell development through V(D)J recombination and class switch recombination, respectively. We have also learned that the defects in these mechanisms lead to the severely combined immunodeficiency (SCID). Here we highlight some of the latest evidence where DNA-PKcs has been shown to localize not only in the nucleus but also in the cytoplasm, phosphorylating various proteins involved in cellular metabolism and cytokine production. While it is an exciting time to unveil novel functions of DNA-PKcs, one should carefully choose experimental models to study DNA-PKcs as the experimental evidence has been shown to differ between cells of defective DNA-PKcs and those of DNA-PKcs knockout. Moreover, while there are several DNA-PK inhibitors currently being evaluated in the clinical trials in an attempt to increase the efficacy of radiotherapy or chemotherapy, multiple functions and subcellular localization of DNA-PKcs in various types of cells may further complicate the effects at the cellular and organismal level.

• 생명과학회지
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• 제13권3호
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• pp.241-247
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• 2003

DNA 손상 유발을 위해 cisplatin, mitomycin 그리고 adriamycin을 농도별로 처리하여 세포독성 효과 및 세포주기 분포를 조사하였다. 이들 약제중 adriamycin의 감수성이 가장 높았으며 특히 $Ku80^{-/-}MEFs$가 현저한 세포독성 감수성 효과를 나타내었다. DNA 회복과 관련된 S phase의 분포도를 알아보기 위하여 adriamycin을 처리한 결과 DNA-$PKcs^{-/-}MEFs$와 $Ku80^{-/-}MEFs$ 모두에서 S phase는 대조군과 비슷하게 나타났다. 그리고 DNA$PKcs^{-/-}MEFs$에 adriamycin 처리시 6시간 경과 후 $G_2$/M phase가 증가되었으나 30시간 경과시 정상으로 회복되었다. 그러나 $Ku80^{-/-}MEFs$는 6시간 경과 이후 36시간 경과시 까지 $G_2$/M phase가 지속적으로 증가하다 결국 사멸되었다. 따라서 Ku80는 세포주기 조절 유전자의 발현을 위해 필수적인 단백질이며 Ku80의 결핍은 $G_2$M phase에서 다음 단계로의 세포주기 변화를 상실하여 사멸하게 된다. 그러므로 $Ku80^{-/-}MEFs$가 대조군과 다른 반응을 나타내는 것은 DNA 회복정도의 차이에서 오는 것이 아니라 세포주기 조절유전자 발현의 차이에서 오는 것으로 사료된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제22권3호
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• pp.208-216
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• 2004

목적: DNA-dependent protein kinase (DNA-PK)는 serine/threonine kinase로 470 kDa의 catalytic subunit (DNA- PKcs) 와 각각 70 kDa과 86 kDa의 무게를 갖는 Ku 70, Ku 80 단백질로 구성된다. 이 DNA-PK는 방사선에 의해 DNA의 두 가닥이 동시에 절단되는 경우 DNA 손상 복구에 핵심적 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서 Ku 발현과 이온화방사선에 민감도와의 상관 관계를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 예비실험으로 두경두종양 기원의 세포주 9개에 대한 방사선에 대한 민감도실험을 한 결과 AMC-HN3이 방사선에 가장 민감하였고, AMC-HN9이 방사선에 가장 저항성을 보여 2개의 세포주에 대한 Ku70/80의 발현을 Western blot과 면역형광 염색을 시행하여 방사선의 반응도와의 상관관계를 알아보았다. 결과: 방사선에 저항성을 보이는 AMC-HN9에서 Ku80 발현이 높았고 방사선에 민감한 AMC-HN3에서 세포자멸사가 더 많이 일어남을 관찰할 수 있었다. 결론: Ku80 단백질 발현이 높은 세포는 방사선에 대한 DNA손상 복구가 많이 되어 방사선에 대한 내성을 보이는 것으로 생각되었다.

• 대한의생명과학회지
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• 제13권2호
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• pp.75-81
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• 2007

Sodium salicylate (NaSal), a chemopreventive drug, has been shown to induce apoptosis and cell circle arrest depending on its concentrations in a variety of cancer cells. In A549 cells, low concentration of NaSal (5$\sim$10 mM) induces cell cycle arrest, whereas it induces apoptosis at higher concentration of 20 mM. In the present study, we examined the molecular mechanism for NaSal-induced cell cycle arrest. NaSal induced expression of p53, p21 (Wafl/Cipl), and p27 (Kipl) that play important roles in cell cycle arrest. p53 induction was mediated by its phosphorylation at Ser-15 that could be prevented by the PI3K-related kinase (ATM, ATR and DNA-PK) inhibitors including wortmannin, caffeine and LY294002. In addition, NaSal-induction of p2l (Wafl/Cipl) was detected in P53 (+/+) wild type A549 cells but not in p53 (-/-) mutant H1299 cells, indicating p53-dependent p21 (Wafl/Cipl) induction. In contrast, p27 (Kipl) that is a negative regulate. of cell cycle with p21 (Wafl/Cipl) was observed both in A549 cells and H1299 cells. Thus, 5 mM NaSal appeared to cause cell cycle arrest through inducing the cyclin-dependent kinase inhibitor p21 (Wafl/Cipl) via PI3K-related protein kinase-dependent p53 activation as well as by up-regulating p27 (Kipl) independently of p53 in A549 cells.