• BMB Reports
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• 제34권1호
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• pp.85-89
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• 2001

Both topoisomerase $II{\alpha}$ and $II{\beta}$ east as phosphoproteins in the cells. Recently it was reported that DNA topoisomerase $II{\alpha}$ associates with and is phosphorylated by the extracellular signal-regulated kinase 2 (ERK2). Also, ERK2 stimulates the activity of topoisomerase II by a phosphorylation-independent manner [Shapiro et al., (1999) Mol. Cell. Biol. 19, 3551-3560]. In this study, a yeast two-hybrid system was used to investigate the binding site between topoisomerase $II{\alpha}$ or $II{\beta}$ and ERK2. The two-hybrid test clearly showed that topoisomerase $II{\beta}$ residues 1099-1263, and topoisomerase $II{\alpha}$ residues 1078-1182, mediate the interaction with ERK2, and that the leucine zipper motifs of topoisomerase $II{\alpha}$ and $II{\beta}$ are not required for its physical binding to ERK2. Our results suggest that topoisomerase $II{\beta}$ residues 1099-1263, and topoisomerase $II{\alpha}$ residues 1078-1182, may be common binding sites for activator proteins.

• 생명과학회지
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• 제18권1호
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• pp.75-83
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• 2008

인체 DNA topoisomerase는 DNA를 단일 또는 두 가닥을 일시적인 절단을 촉매하여 DNA의 topological 문제를 조절함으로써, DNA 복제, 전사, 재조합과 유사분열 과정 등에 관여한다. 이 효소는 많은 항생, 항암제의 표적효소로서 널리 알려져 있으며, 이들 유도체를 이용한 다양한 억제제의 개발과 임상적 응용에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 실험에서는 인체 백혈병 HL-60 세포에서 topoisomerase 억제제가 topoisomerase 기능 활성과 유전자 발현을 조절하는지를 규명하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 연구 방법은 HL-60세포에 topoisomerase type I과 type II의 대표적 억제제인 10-hydroxycamptothecin (10-CPT)과 doxorubicin을 투여한 후 total RNA를 분리하였고, 10K-oligo-nucleotide microarray 방법으로 분석하여 유전자의 발현 양상을 조사하였다. 연구 결과에 의하면 10-CPT 또는 doxorubicin을 투여한 HL-60세포에서의 유전자 발현 양상은 주로 signal transduction, cell adhesion, cell cycle, cell growth, cell proliferation, cell differentiation, transcription 및 immune response 등과 관련이 있었다. Topoisomerase type I의 억제제인 10-CPT를 HL-60 세포주에 투여 하였을 때 type I으로 분류되는 topoisomerase III${\alpha}$, III${\beta}$ 및 I의 발현은 증가하였으나 type II인 topoisomerase II${\alpha}$와 II${\beta}$의 유전자의 발현은 감소되었다. 반대로 type II의 억제제인 doxorubicin을 투여하였을 때는 앞의 결과와 상반된 topoisomerase II${\alpha}$와 II${\beta}$의 유전자의 발현이 현저히 증가되었으며, topoisomerase III${\alpha}$와 III${\beta}$의 mRNA의 발현은 약간 감소하는 양상을 보였으나 의미 있는 차이는 없었다. 이 연구 결과는 앞으로 항암제의 기전을 밝히고 약물에 대한 치료 반응을 예측하고 새로운 약제 개발에 기초자료가 될 것으로 여겨진다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제29권4호
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• pp.571-576
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• 2019

Microenvironmental stress, which is naturally observed in solid tumors, has been implicated in anticancer drug resistance. This tumor-specific stress causes the degradation of topoisomerase $II{\alpha}$, rendering cells resistant to topoisomerase $II{\alpha}$-targeted anticancer agents. In addition, microenvironmental stress can induce the overexpression of 78kDa glucose regulated protein (GRP78), which can subsequently block the activation of apoptosis induced by treatment with anticancer agents. Therefore, inhibition of topoisomerase $II{\alpha}$ degradation and reduction in GRP78 expression may be effective strategies for inhibiting anticancer drug resistance. In this study, we investigated the active compound arctigenin, which inhibited microenvironmental stress-induced etoposide resistance in HT-29 cells. Arctigenin was also highly toxic to etoposide-resistant HT-29 cells, with an $IC_{50}$ value of $10{\mu}M$ for colony formation. We further showed that arctigenin inhibited the degradation of topoisomerase $II{\alpha}$ and reduced the expression of GRP78. Thus, these results suggest that arctigenin is a novel therapeutic agent that inhibits resistance to etoposide associated with microenvironmental stress conditions.

• Animal cells and systems
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• 제6권3호
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• pp.277-282
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• 2002

Topoisomearse II is an essential enzyme in all organisms with several independent roles in DNA metabolism. Recently, it has been demonstrated that the C-terminal region of topoisomerases II is associated with hetero-logous protein-protein interactions in human and yeast. In this study, we identified that RTP1, a rat homologue of EIA binding protein BS69, is another topoisomerae II interacting protein by yeast two-hybrid screening. RTP1 has an E1A-binding domain and a MYND motif, which are known to be required for transcriptional regulation by binding to other proteins and interaction with the leucine zipper motif of topoisomerase II. The physical interaction between RTP1 and topoisomerase ll$\alpha$ was examined by GST pull-down assay in vitro. The expression level of RTP1 peaks in S phase as that of topoisomerase ll$\alpha$. These results suggest that the interaction between topoisomerase ll$\alpha$ and RTP1 might play an important role in regulating the transcription of genes involved in DNA metabolism in higher eukaryotes.

• BMB Reports
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• 제29권1호
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• pp.27-31
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• 1996

Using topoisomerase II (topo II) isozyme-specific antibodies, we investigated the phosphorylation of topo $II{\alpha}$ in mitotic HeLa cells. Topo $II{\alpha}$ was specifically modified in the mitotic cells, resulting in slow migration on SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. To characterize the nature of this modification, we treated the nuclear extracts prepared from the mitotic cells with alkaline phosphatase. After the treatment with alkaline phosphatase, the slowly migrated band disappeared and instead a normal (170 kDa) topo $II{\alpha}$ band appeared. These results indicate that human topo $II{\alpha}$ is modified at a specific site(s) in M phase by phosphorylation, supporting the possibility that M phase-specific phosphorylation of topo II is critical for mitotic chromosome condensation and segregation.

• BMB Reports
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• 제31권3호
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• pp.245-248
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• 1998

Human epidermoid carcinoma A431 cells have an extraordinarily large number of epidermal growth factor (EGF) receptors, and their growth is inhibited by EGF, which results in growth arrest at the Gl phase. In order to investigate the EGF-mediated inhibition mechanism, the expression level of DNA topoisomerase (topo) II was analyzed after EGF treatment. As a result, it was shown that EGF treatment lowered the amount of 170 kDa topo II (topo $II{\alpha}$) but not 180 kDa (topo $II{\beta}$). However, the A431 cell variant resistant to EGF was not sensitive to EGF treatment. These results suggest that EGF-induced growth arrest of A431 cells may be closely related to the depletion of topo $II{\alpha}$.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제42권3호
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• pp.302-313
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• 1995

연구배경: 종양괴사인자(Tumor necrosis factor; TNF)는 다양한 생물학적인 작용을 가지며 종양 세포에 대한 세포 독성은 그 대표적인 기능중의 하나이다. TNF-$\alpha$는 생체외에서(in vitro) 몇몇 종양 세포주에 대하여 항암제, 특히 topoisomerase II targeted chemotherapeutic agent의 세포 독성 효과를 상승적으로 증가시키는 것이 알려져 있다. 최근 암세포에 대한 cytokine 유전자 요법에서 TNF는 중요한 대상으로 여겨지고 있으며, 유전자 이입에 의해 암조직이 TNF를 생성하게 될 경우 암 증식 억제 효과가 있음이 보고되고 있다. 연구자는 암세포에 TNF-$\alpha$ 유전자를 이입하여 자신이 TNF-$\alpha$를 생성하도록 형질을 변환시킨 암세포는 topoisomerase II 억제 항암제에 대한 김수성에 변화가 있을 것이라는 가설을 수립하였고 이를 검증하고자 본 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 생체외로(in vitro) TNF-$\alpha$ 유전자를 이입하여 TNF-$\alpha$를 생성하는 암세포주에서 topoisomerase II targeted drug에 대한 항암제 감수성 효과가 모세포주에 비하여 증대될 수 있는지를 알아 보고자하였다. 방법: TNF-$\alpha$에 감수성을 보이는 것으로 알려진 인체 중피종 세포주인 NCI-H2058 세포주 및 생쥐의 섬유육종 세포주인 WEHI164 세포주와 인체 비소세포 폐암 세포주인 A549 세포주를 배양하여, 먼저 임상에서 흔히 폐암의 항암 화학 요법 치료에 널리 쓰이는 대표적인 topoisomerase II targeted chemotherapeutic drug인 etoposide(VP-16)와 doxorubicin(adriamycin)을 가하였을 때 관찰된 세포 독성을 MTT assay로 측정하고, 각 모세포주(parenta1 cell line)에 TNF-$\alpha$의 유전자를 이입시켜서 형절 변환한 세포주(transformed cell line)에 대하여 각각 동일한 항암제를 가하였을 때 관찰된 세포 독성의 정도를 같은 방법으로 측정하여, 그 결과를 비교 분석하였다. 또한 모세포주에 외부에서 TNF를 가하여 전처치한 후 동일한 항암제를 가하였을 때의 세포독성을 관찰하여 비교 분석하였다. 결과: H2058 세포주에서는 TNF-$\alpha$ 유전자를 이입한 세포주 topoisomerase II targeted drug을 가하였을 때, 항암제 감수성이 모세포주에 같은 항암제를 가하였을 때에 비하여 의미있게 증가함을 관찰할 수 있었으나(p<0.05), WEHI 세포주와 A549 세포주에 있어서는 TNF-$\alpha$ 유전자를 이입한 세포주에서 모세포주에 비하여 항암제 감수성이 증가하지는 않았다. 결론: TNF-$\alpha$ 유전자의 이입이 topoisomerase II targeted chemotherapeutic drug에 대한 항암제 감수성을 증가시키는 효과는 세포주에 따라 다양한 결과를 보이는 것을 알 수 있었으며, 적어도 선택된 특정 종류의 호흡기계 암세포에 있어서는 TNF-$\alpha$ 유전자의 이입으로 항암제 감수성(chemosensitivity)을 증가시킬 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국동물학회지
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• 제36권3호
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• pp.367-372
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• 1993

재생쥐간에서 분리한 topoisomerase II에서 protein kinase 활성이 발견되었다. ,topo II 활성 및 kinase 활성은 hydroxyapatite, phosphocellulose, double strand DNA cellulose chromatography 등의 순수 분리 과정 중에도 서로 분리되지 않았으며 glycerol gradient sedimentation 분석에서도 같은 분획에서 활성이 존재하였다. Kinase는 topo II 저해제인 N-ethylmaleimide와 novobiocin 등에 의해 그 활성이 저해되었다. 그러나 이러한 증거들 만으로 kinase 활성이 topo II가 아닌 다른 polypeptide에 의한 것일 가능성을 완전히 배제 할 수는 없다. Topo II와 결합된 kinase 활성에는 Mg++가 절대적으로 필요하였으며 다른 일가 또는 이가 이온으로는 그 효과가 대체되지 않았다. Histone H1은 kinase 활성을 증가 시키며 또 kinase에 의해 강하게 인산화된다. 이러한 효과는 다른 histone 류 및 casein 등에 의해 대체되지 않았다.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제29권5호
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• pp.562-570
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• 2021

Topoisomerase IIα has been a representative anti-cancer target for decades thanks to its functional necessity in highly proliferative cancer cells. As type of topoisomerase IIα targeting drugs, topoisomerase II poisons are frequently in clinical usage. However, topoisomerase II poisons result in crucial consequences resulted from mechanistically induced DNA toxicity. For this reason, it is needed to develop catalytic inhibitors of topoisomerase IIα through the alternative mechanism of enzymatic regulation. As a catalytic inhibitor of topoisomerase IIα, AK-I-191 was previously reported for its enzyme inhibitory activity. In this study, we clarified the mechanism of AK-I-191 and conducted various types of spectroscopic and biological evaluations for deeper understanding of its mechanism of action. Conclusively, AK-I-191 represented potent topoisomerase IIα inhibitory activity through binding to minor groove of DNA double helix and showed synergistic effects with tamoxifen in antiproliferative activity.

• Natural Product Sciences
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• 제13권4호
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• pp.359-364
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• 2007

Three known ${\alpha}$-amyrin triterpenoids, ursolic acid (1), $2{\alpha},3{\alpha}$-dihydro xyurs-12-ene-28-oic acid (2) and euscaphic acid (3), and ${\beta}$-amyrin triterpenoid, $3{\beta}$-hydroxyolean-5,12-diene (4), and ${\alpha}$-spinasterol (5) have been isolated from the fractionated n-butanol extracts of the spikes of Prunella vulgaris var. lilacina, guided by DNA topoisomerases I and II inhibitory activities and cytotoxic activity against human cancer cells. Their structures were elucidated on the basis of spectroscopic and chemical methods. Compound 4 exhibited significant cytotoxic activity against human colon adenoblastoma (HT-29), and 5 showed DNA topoisomerase I and II inhibitions.