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

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
• /
• 제16권8호
• /
• pp.3301-3306
• /
• 2015

Nucleolin (C23) is an important anti-apoptotic protein that is ubiquitously expressed in exponentially growing eukaryotic cells. In order to understand the impact of C23 in radiation therapy, we attempted to investigate the relationship of C23 expression with the radiosensitivity of human non-small cell lung cancer (NSCLC) cells. We investigated the role of C23 in activating the catalytic subunit of DNA-dependent protein kinase (DNA-PKcs), which is a critical protein for DNA double-strand breaks (DSBs) repair. As a result, we found that the expression of C23 was negatively correlated with the radiosensitivity of NSCLC cell lines. In vitro clonogenic survival assays revealed that C23 knockdown increased the radiosensitivity of a human lung adenocarcinoma cell line, potentially through the promotion of radiation-induced apoptosis and adjusting the cell cycle to a more radiosensitive stage. Immunofluorescence data revealed an increasing quantity of ${gamma}$-H2AX foci and decreasing radiation-induced DNA damage repair following knockdown of C23. To further clarify the mechanism of C23 in DNA DSBs repair, we detected the expression of DNA-PKcs and C23 proteins in NSCLC cell lines. C23 might participate in DNA DSBs repair for the reason that the expression of DNA-PKcs decreased at 30, 60, 120 and 360 minutes after irradiation in C23 knockdown cells. Especially, the activity of DNA-PKcs phosphorylation sites at the S2056 and T2609 was significantly suppressed. Therefore we concluded that C23 knockdown can inhibit DNA-PKcs phosphorylation activity at the S2056 and T2609 sites, thus reducing the radiation damage repair and increasing the radiosensitivity of NSCLC cells. Taken together, the inhibition of C23 expression was shown to increase the radiosensitivity of NSCLC cells, as implied by the relevance to the notably decreased DNA-PKcs phosphorylation activity at the S2056 and T2609 clusters. Further research on targeted C23 treatment may promote effectiveness of radiotherapy and provide new targets for NSCLC patients.

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

• 생명과학회지
• /
• 제13권3호
• /
• pp.241-247
• /
• 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
• /
• 제23권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2005

목적 : 방사선치료를 시행 받은 비인강암 환자에서 Ku70과 DNA-PKcs의 발현 정도가 국소제어율과 치료 실패 양상에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 1995년 6월부터 2001년 12월까지 서울아산병원에서 방사선치료 단독 또는 동시항암화학-방사선치료를 시행 받은 66명의 원격전이가 없는 비인강암 환자를 후향적으로 분석하였다. 진단 시 얻은 조직검사 표본에서 Ku70과 DNA-PKcs의 면역활성도를 분류하였는데, 그 기준은 면역활성도가 50% 이상 Ku (+)과, 50% 미만 Ku (-) 이었다. Ku70과 DNA-PKcs의 면역활성도와 방사선치료에 대한 종양의 반응 정도와 재발양상과의 상관관계를 알아보았으며, 비인강암의 국소제어율에 영향을 미치는 예후인자를 알아보기 위하여 단변량분석을 시행하였다. 결과 : Ku (-) 환자에서 Ku (+) 환자보다 높은 5년 국소제어율(85% vs. 42%, p=0.042)을 보였으나, 원격전이율은 두 집단간에 차이를 보이지 않았다(78% vs. 82%, p=0.8672). 단변량분석결과 Ku70의 과발현이 기존에 알려진 비인강암의 예후인자보다 우위에 있음을 알 수 있었다. 국소재발을 보였던 22명의 환자 중 18명의 환자에서 Ku70 (+)으로 관찰되었다. DNA-PKcs의 발현 정도는 방사선치료 결과에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 결론 : Ku70은 원격전이가 없는 비인강암 환자에서 방사선치료 단독 또는 동시항암화학-방사선치료 시행 이후 종양의 반응과 국소제어율을 예측할 수 있는 분자생물학적인 예측인자로 사용될 수 있을 것으로 생각한다.

• 생명과학회지
• /
• 제15권3호
• /
• pp.406-414
• /
• 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
• /
• 제7권1호
• /
• pp.9-14
• /
• 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
• /
• 제19권9호
• /
• pp.1209-1217
• /
• 2009

많은 암세포에 선택적 세포독성을 나타내는 TNF-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL)는 유효한 항암제로서 사용될 수 있지만, TRAIL에 내성을 나타내는 암세포에는 TRAIL-sensitization의 방법이 필요하다. 사람 대장암 세포인 KMl2 세포도 TRAIL에 내성을 나타낸다. 본 연구에서는 KMl2세포의 TRAIL 내성에 대한 새로운 표적 분자의 발굴과 이를 토대로 한 새로운 내성극복 방법을 연구하였다. 새로운 TRAIL sensitizer로서 quercetin을 발굴하고, 이를 KMl2세포에 TRAIL과 병용 처리하여 TRAIL의 효과증강을 시도하였다. KMl2세포에서 quercetin은 c-FLTP의 발현을 감소시키고, DNA-PK/Akt 신호전달경로를 억제하므로서, death receptors (DR4/DR5) 발현을 증강시켰다. 또한 caspases (caspase 3, -8 및 -9)활성 증강과 PARP cleavage, 이에 따른 Bax의 발현을 증강시키는 기전으로 TRAIL에 의한 apoptosis를 증대시키는 활성이 있음을 밝혔다. 즉 quercetin이 KMl2세포의 TRAIL-sensitization에 사용될 수 있음을 제시하였다. 이러한 연구 결과는 대장암의 치료 시 TRAIL과 quercetin병용하므로서 치료 효과를 높일 수 있는 새로운 약제 병용 방법을 제시하였고, 다른 TRAIL 내성 종양에 응용 될 수 있음을 시사하였다.

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

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
• /
• 제15권24호
• /
• pp.10985-10989
• /
• 2015

Background: The capability for DNA double-strand breaks (DSBs) repair is crucial for inherent radiosensitivity of tumor and normal cells. We have investigated the clinicopathologic significance of DNA repair gene expression in nasopharyngeal (NP) carcinoma. Materials and Methods: A total of 65 NP cancer patients who received radiotherapy were included. The immunopositivity to Ku 70, DNA-PKcs, MRN, RAD50, XRCC4, and LIG4 were examined in all tumor tissues. Results: The patients comprised 42 males and 23 females, with a median age of 56 years (range, 18-84). The expression levels of RAD50 (0,+1,+2,+3) were 27.7%, 32.3%, 21.5%, and 18.5%. LIG4 (${\pm}$) were 43.1% and 56.9% respectively. The 5-year OS rate of patients with LIG4 (${\pm}$) were 90% and 67.9%, respectively (p=0.035). The 5-year TTP rate of patients with LIG4 (${\pm}$) were 75.9%, 55.5%, respectively (P=0.039). Conclusions: Our results suggest the possibility of predicting the radiosensitivity of NP cancer by performing immunohistochemical analysis of LIG4.