T0901317은 핵수용체 전사인자인 liver X receptor (LXR, NR1H2/3)의 강력한 합성 리간드이다. 그러나, T0901317은 farnesoid X receptor (FXR, NR1H4)와 pregnane X receptor (PXR, NR1I2)에 대해 작용물질(agonist) 로, androgen receptor (AR, NR3C4)와 rertinoid-related orphan receptor-${\alpha}$ (ROR-${\alpha}$, NR1F1)에 대해 길항제(antagonist)로 작용하여, LXR외에 적어도 다른 4종의 핵수용체에 대해 그 활성을 조절한다고 보고되었다. 우리는 T0901317이 또 다른 핵수용체인 constitutive androstane receptor (CAR, NR1I3)에 대해 저해제로 기능함을 확인 하였다. CAR는 이미 T0901317에 의해 기능이 조절된다고 알려진 PXR, FXR, LXR과 더불어 간에서 생체이물과 콜레스테롤의 대사작용에 중요한 역할을 하므로 T0901317에 의해 CAR의 활성이 조절된다는 사실은, 간세포에서 T0901317을 이용한 실험 결과를 해석할 때 세포 내에 이미 존재하는 이들 핵수용체 단백질의 영향을 고려하여 주의깊게 해석해야 함을 의미한다.
최근 Phenobarbital에 의해서 발현되는 CYP2B유전자의 발현촉진 매개인자로서 Constitutive Androstane Receptor (CAR)가 최근에 규명되었다. 사람의 간암세포인 HepG2 cell line에 CAR유전자를 transfection시켰을 경우 PBRU의 활성을 촉진시켰다. 지금까지 연구된 CAR의 역할은 주로 간세포 내에서 cytochrome P4502B 유전자의 발현을 촉진하는 Phenobarbital의 매개체로서 알려져 있다. 다세포동물에서 각각의 분화된 세포는 독특한 유전자의 발현 Pattern을 갖고 있어서 어느 특정한 세포에서 일어나는 유전자의 발현특징이나 작용기전 혹은 기능이 다른 종류의 세포에서는 일어나지 않거나 상이한 기전에 의해서 조절된다. 이러한 세포간 특이성을 이용하여 유전자 발현에 관여하는 인자들을 규명하는데 기초적 자료로 이용될 수 있다. 따라서 본 연구의 목적은 CYP2B유전자의 발현이 일어나지 않는 콩팥세포 line (COS)에서 CAR 단백질 수용체가 PBRU의 활성촉진에 영향을 미치는지의 여부를 조사하고자 하였다. Control 상태의 Hep G2와 COS 배양세포에서는 CAR 단백질의 발현이 거의 나타나지 않았다. mCAR1-GFP를 transfection 한 후 CAR antibody를 이용하여 immunoblot을 시행하였을 경우, Hep G2 세포에서는 발현이 비교적 약하게 나타났지만, COS 세포에서는 강한 mCAR1-GFP 단백질의 발현을 보였다. 한편, GFP antibody를 이용하여 immunoblot을 시행하였을 경우에는 COS 세포에서 강한 mCAR1-GFP 단백질의 발현을 나타내었을 뿐만 아니라 Hep G2 세포에서도 명백히 단백질의 발현을 관찰할 수 있었다. 또한, Hep G2와 COS세포 모두에서 endogenous RXR의 발현이 일어남을 확인하였고 RXR expression plasmid를 transfection시켰을 때 두 세포 모두에서 단백질의 발현이 현저하게 증가되었다. Constitutive Androstane Receptor (CAR)에 의한 CYP2B의 PBRU 활성효과를 다르게 분화된 세포에서 차이가 일어나는지를 비교하기 위하여 CAR에 의해 매개되는 PBRU의 transactivation효과를 Hep G2와 COS세포에서 조사하였다. Hep G2 세포에서는 transfection된 CAR의 발현에 의해 firefly luciferase 보고단백질의 활성이 약 12배 증가하였다. CAR 발현유전자를 15 ng transfection하였을 때 주어진 보고유전자의 양에 대하여 최대반응을 나타내었고 CYP2B1PBRU가 제거된 CYP2C1 promotor/firefly luciferase를 보고유전자로 사용하였을 때는 CAR에 의한 luciferase의 활성이 나타나지 않았다. Hep G2와는 달리, COS세포에서는 transfection된 CAR의 발현이 PBRU에 의한 firefly luciferase보고단백질의 발현에 영향을 주지 못하였다. 이러한 결과들은 분화된 세포의 종류에 따라서 constitutive androstane receptor의 CYP2BPBRU 활성효과가 다르게 나타날 수 있음을 제시할 뿐만 아니라, 간세포에서 Phenobarbital에 의한 PBRU의 활성유도에 영향을 주는 endogenous 매개 인자들 중 CAR와 RXR과는 다른 전사조절인자들이 필요로 하며 이러한 인자들의 발현이 콩팥 세포에서는 다르게 존재함을 시사한다.
Kim, Ji-Sun;Yang, So-Yeun;Seo, Mi-Jung;Sheen, Yhun-Yhong
한국응용약물학회:학술대회논문집
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한국응용약물학회 2003년도 Annual Meeting of KSAP : International Symposium on Pharmaceutical and Biomedical Sciences on Obesity
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pp.89-89
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2003
Exposure of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) causes a variety of biological and toxicology effects, most of which are mediated by aryl hydrocarbon receptor (AhR). The ligand-bound AhR as a heterodimer with AhR nuclear translocator (ARNT) binds to its specific DNA recognition site, the dioxin-responsive element (DRE), and it results in increased transcription of CYP1A1 gene. Retinoic acid (RA) regulates the transcription of various genes for several essential functions through binding to two classes of nuclear receptors, the retinoic acid receptor (RAR) and retinoid X receptor (RXR). Constitutive androstane receptor (CAR) also regulates the transcription of gene. In this study, we have examined how RAR, RXR and CAR regulated CYP1A1 in rainbow trout hepatoma cell (RTH 149) using luciferase reporter gene assay system. We did transient transfection with CYP1A1 luciferase reporter gene and treated with TCDD, all-trans RA, 9-cis RA and phenobarbital. Treatment of all-trans RA, 9-cis RA or phenobarbital decreased the TCDD induced transcription of CYP1Al. When we did transient cotransfection with CYP1A1 luciferase reporter gene and RXR, as increase of RXR concentration, the TCDD induced transcription of CYP1A1 was decreased. Transfection with CAR also decreased the TCDD induced transcription of CYP1A1 in RTH 149 cells.
Kim, Ji-Sun;Yang, So-Yeun;Seo, Mi-Jung;Sheen, Yhun-Yhong
한국환경독성학회:학술대회논문집
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한국환경독성학회 2003년도 추계국제학술대회
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pp.179-179
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2003
Exposure of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) causes a variety of biological and toxicology effects, most of which are mediated by aryl hydrocarbon receptor (AhR). The ligand-bound AhR as a heterodimer with AhR nuclear translocator (ARNT) binds to its specific DNA recognition site, the dioxin-responsive element (DRE), and it results in increased transcription of CYP1A1 gene. Retinoic acid (RA) regulates the transcription of various genes for several essential functions through binding to two classes of nuclear receptors, the retinoic acid receptor (RAR) and retinoid X receptor (RXR). Constitutive androstane receptor (CAR) also regulates the transcription of gene. In this study, we have examined how RAR, RXR and CAR regulated CYP1A1 in rainbow trout hepatoma cell (RTH 149) using luciferase reporter gene assay system. We did transient transfection with CYP1A1 luciferase reporter gene and treated with TCDD, all-trans RA, 9-cis RA and phenobarbital. Treatment of all-trans RA, 9-cis RA or phenobarbital decreased the TCDD induced transcription of CYP1A1. When we did transient cotransfection with CYP1A1 luciferase reporter gene and RXR, as increase of RXR concentration, the TCDD induced transcription of CYP1A1 was decreased. Transfection with CAR also decreased the TCDD induced transcription of CYP1A1 in RTH 149 cells.
CAR의 활성은 리간드 결합 뿐만 아니라, 세포외신호전달 경로를 통한 관련 조절인자들의 인산화, 전사 조절인자들과의 상호작용, 그리고 coactivators 및 corepressors의 동원, 분해 및 발현 등에 의해 조절되며, 이러한 CAR의 활성 조절은 또한 외인성 화학물질과 에너지 대사, 세포의 증식 및 사멸을 포함한 다양한 생리적 항상성 조절에 영향을 미친다. CAR는 ERK1/2의 신호전달경로에 의해 인산화되어 Hsp-90/CCRP와 복합체를 형성하여 세포질 내에 잔류하는 반면, PB는 ERK1/2를 억제하여 downstream 신호전달 조절인자들의 탈인산화를 유발하고, 활성화된 RACK-1/PP2A를 동원하여 CAR를 탈인산화 함으로써 핵 이동 및 전사 활성을 유도한다. CAR의 활성은 FoxO1 및 PGC-1α와의 cross-talk을 통하여 각각 전사 활성 억제와 ubiquitination을 통한 단백질 분해를 유도하여 당합성과정에 관여하는 PEPCK 및 G6Pase 유전자의 발현을 억제한다. CAR에 의한 지방의 합성과 산화 조절은 각각 PPARγ 및 PPARα와의 cross-talk에 의한 PGC-1α의 분해와 CPT-1의 발현 억제 또는 PGC-1α와의 결합을 통해 지방 합성 유전자의 발현 억제와 조직 특이적 산화 억제 또는 촉진으로 이루어진다. CAR는 FoxO1의 억제를 통한 p21의 발현 억제와 cyclin D1의 발현을 유도하여 세포 증식을 촉진하는 반면, GADD45B의 발현을 통한 MKK7과 JNK1의 활성을 억제하여 세포 사멸을 억제한다. 결론적으로, CAR는 세포외신호전달 경로와 세포내 조절인자들과의 다양한 상호작용을 통하여 외인성 화학물질의 대사뿐만 아니라 에너지 대사 및 세포의 성장과 사멸의 조절을 통한 항상성 유지에 관여한다.
Kim, Ji-Sun;Yang, So-Yeun;Seo, Mi-Jung;Sheen, Yhun-Yhong
한국독성학회:학술대회논문집
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한국독성학회 2003년도 추계학술대회
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pp.136-136
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2003
Exposure of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) causes a variety of biological and toxicology effects, most of which are mediated by aryl hydrocarbon receptor (AhR). The ligand-bound AhR as a heterodimer with AhR nuclear translocator (ARNT) binds to its specific DNA recognition site, the dioxin-responsive element (DRE), and it results in increased transcription of CVP1A1 gene.(omitted)
지금까지 estrogen 호르몬이 유방암의 발생과 진전에 관여한다는 사실을 뒷받침 할 수 있는 여러 가지 증거가 제시되어 왔지만, 암화에 관여하고 있는 estrogen의 분자생물학적 작용기전에 대해서는 아직 명확히 알려져 있지 않다. 유방암 세포의 발암현상은 다양한 핵 수용체들과 이들 각각의 신호전달경로들 사이의 기능적 상호교류 (Functional Cross-talk)에 의해 조절되는 것으로 추측되고 있다. 그러므로, 유방암세포의 성장과 증식에 관여하는 신호전달경로중에서 estrogen의 작용을 조절할 수 있는 핵 수용체를 밝혀내고, 이러한 수용체와 estrogen receptor사이에 어떠한 기능적 상호교류가 일어나는지를 규명하는 것은 암화와 관련된 estrogen의 분자생물학적 작용기전을 이해하는 데 중요한 진전을 가져올 수 있다. 따라서 본 연구의 목적은 유방암세포 내에서 estrogen의 작용이 xenobiotic nuclear receptor에 의해 조절되는지를 규명하기 위하여, 두 종류의 유방암세포인 estrogen receptor가 발현되는 MCF-7 세포와 ER의 발현이 일어나지 않는 MDA-MB-231세포를 배양하여, 에스트로겐에 의해 전사가 촉진되는 보고유전자의 발현이 CAR, SXR, 그리고 PPAR${\gamma}$에 의해서 어떻게 영향을 받는지를 조사하고 그 결과를 간암세포에서의 반응과 비교 분석하였다. 최근에 보고된 연구결과와 일치하게, xenobiotic nuclear receptor가 간세포에서 일어나는 에스트로겐 수용체의 신호전달경로에 영향을 줄 수 있음을 확인하였다. PPAR${\gamma}$를 제외한 핵 수용체 CAR와 SXR은 ER의 전사활성 효과를 현저하게 또는 어느 정도 각각 감소시켰다. Hep G2세포에서와는 달리 유방암세포에서는 조사된 세가지의 xenobiotic 핵 수용체가 ER의 전사활성에 그다지 영향을 미치지 않거나 유방암세포의 종류와 각각의 수용체에 따라서 다소 촉진하는 경향을 나타내었다. MCF-7 세포에서는 CAR와 PPAR${\gamma}$을 제외한 SXR이 ER의 transactivation 효과를 약간 촉진한 반면 MDA-MB-231세포는 SXR을 제외한 CAR와 PPAR${\gamma}$에 의해 ER의 transactivation 효과가 약간 증가되는 경향을 보였다. 이러한 결과는 유방암세포에서는 CAR, SXR, PPAR${\gamma}$과 같은 xenobiotic nuclear receptor에 의한 ER transactivation 효과가 간암세포와는 다르게 나타나며, 유방암의 종류에 따라서 endogenous CAR, SXR, PPAR${\gamma}$수용체가 다르게 발현됨으로써 이들에 대한 반응이 서로 상이한 특징을 나타낼 수 있을 것으로 사료된다. 따라서 estrogen receptor에 의해 매개되는 estrogn의 전사활성조절기전이 표적세포에 따라 다른 경로를 포함 할 수 있음을 시사한다.
Drug transporters play an essential role in the absorption, distribution and elimination of clinical drugs, nutrients and toxicants. The importance of the transporters is exampled by therapeutic failure in cancer chemotherapy that is mainly caused by the overexpression of multidrug resistance (MDR)-related transporters. In addition, the transporters may involve in drug-drug interactions that lead to serious adverse drug responses and some transporters also contribute to inter-individual variation in drug responses. As an effort to understand the mechanism underlying the inter-individual variation of transporters activity, genetic and environmental factors influencing the expression or function of the transporters have extensively explored through last decade. Among them, genetic polymorphism of drug transporter encoding genes has generated much interest since the discovery of functional single nucleotide polymorphisms (SNP) of MDR1 gene. Besides drug transporters, xenobiotic receptors also modulate drug disposition by regulating the transcription of drug metabolizing enzymes and drug transporters. Among many xenobiotic receptors, pregnane X receptor (PXR) and constitutive androstane receptor (CAR) are two most well characterized since these receptors show wide substrate specificities and regulate the expression of various enzymes involved in drug disposition. Recently, several functional genetic polymorphisms were reported in PXR coding gene. In the present study, genetic polymorphisms of two drug transporters, MDR1 and BCRP, and two xenobiotic receptors, PXR and CAR, were investigated in Korean population.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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