Park, Sun-Mi;Han, Sang-Bae;Hong, Dong-Ho;Lee, Chang-Woo;Park, Se-Hyung;Jeon, Young-Jin;Kim, Hwan-Mook
Archives of Pharmacal Research
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v.23
no.1
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pp.59-65
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2000
Cancer development and the efficiency of chemotherapy relies on the patients calcium-related pathological status such as hyper- or hypocalcemica. In the present study, we investigated the effect of extracellular cations such as calcium and magnesium on the therapeutic efficacy of antitumor drugs. The analytic parameters used were cellular drug uptake/excretion and the chemosensitivity of the human breast cancer cell lines, MCF7 and MCF7/ADR. Both calcium and magnesium ions decreased the membrane permeability of cancer cells, which was determined bycell size analysis. These divalent ions also lowered the drug uptake and the cytoplasmic levels of rhodamine 123 and adriamycin, suggesting that they might interfere with the diffusion of these drugs by modifying the physical properties of the cytoplasmic membrane. The acute cytotoxicity of adriamycin after a short period of incubation correlated with changes in its cytoplasmic level. Our results indicate that these extracellular cations might play an important role in the therapeutic activities of anticancer drugs in cancer patients. These results also provide insight a new aspect of chemotherapy, because they suggest that the therapeutic dose of anti-cancer drugs should be modified in cancer-bearing patients presenting with abnormal blood calcium levels.
Extracellular protease, from Aeromonas hydrophila Ni 39, was purified 16.7-fold to electrophoretic homogeneity with an overall yield of 19.9%, through a purification procedure of acetone precipitation, and Q Sepharose and Sephacryl S-200 chromatographies. The isoelectric point of the enzyme was 6.0 and the molecular mass, as determined by Sephacryl S-200 HR chromatography, was found to be about 102 kDa. SDS/PAGE revealed that the enzyme consisted of two subunits, with molecular masses of 65.9 kDa. Under standard assay conditions, the apparent $K_{m}$ value of the enzyme toward casein was 0.32 mg/ml. About 90% of the proteolytic activity remained after heating at 60$^{\circ}C$ for 30 min. The highest rate of azocasein hydrolysis for the enzyme was reached at 60$^{\circ}C$, and the optimum pH of the enzyme was 9.0. The enzyme was inhibited by the serine protease inhibitor, phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF), by about 87.9%, but not by E64, EDTA, pepstatin or 1,10-phenanthroline. The enzyme activity was inhibited slightly by Ca$\^$2+/, Mg$\^$2+/ and Zn/supb 2+/ ions.
This study was designed to determine whether or not Vibrio vulnificus metalloprotease VvpE can promote iron uptake via the proteolytic cleavage of human hemoglobin. We found that V. vulnificus utilized hemoglobin as an iron source more efficiently via the vulnibactin-mediated iron-uptake system than via the HupA-mediated iron-uptake system and, of the proteases produced by V. vulnificus, VvpE was found to be the only protease capable of destroying hemoglobin. However, VvpE expression, on both the transcriptional and protein levels, was suppressed in iron-limited media. However, vvpE transcription, but not extracellular VvpE production, was reactivated by the addition of hemoglobin or inorganic iron into iron-limited media. Moreover, vvpE transcription began only in the late growth phase when V. vulnificus had already consumed most of the iron for growth. In addition, neither vvpE mutation nor in trans vvpE complementation affected the ability of V. vulnificus to acquire iron or to grow in iron-limited media or in cirrhotic ascites containing hemoglobin. Hemoglobin added into iron-limited media was not destroyed, but gradually formed an insoluble aggregate during culture; this aggregation of hemoglobin occurred regardless of vvpE mutation or complementation. These results indicate that VvpE is not required for efficient iron uptake from hemoglobin. On the contrary, hemoglobin or iron is required for efficient vvpE transcription. In addition, a discrepancy exists between vvpE transcription and extracellular VvpE production in iron-limited media containing inorganic iron or hemoglobin, which suggests that additional unknown posttranscriptional events may be involved in the extracellular production of VvpE.
By UV-irradiation of Eremothecium ashbyii DTl, a higWy flavinogenic mutant (UV-18-57) and a nonflavinogenic mutant (UV -85) were obtained. The physio-morphological characteristics of these three strains were studied on glucose medium in submerged fermentation. Glucose utilization and mycelial growth occurred in 0 - 2 days of fermentation. By the third day, the biomass had declined. Extracellular riboflavin excretion was distinct from the second day, reaching a maximum rate by the fourth day. The hyphae of the highly flavinogenic mutant UV-18-57 were broader than DTl, while the nonflavinogenic UV-85 hyphae were very thin. Riboflavin accumulation was high in UV-18-57 (extracellular riboflavin,$825\mu\textrm{g}/ml$ , and intracellular, $490\mu\textrm{g}/ml$) and caused the mycelia to swell into bulbous forms. Riboflavin accumulation was less in DTl ($108\mu\textrm{g}/ml$ extracellular and $24\mu\textrm{g}/ml$ intracellular) and correspondingly its hyphae were thinner than those of UV-18-57 and swollen bulbous mycelia were not prominent. UV-85 was nonflavinogenic and, accordingly, its mOlphological characteristics included long thin filaments with no intracellular riboflavin accumulation. A large number of greenish fluorescence spores were seen in UV-18-57, whereas DTI had less spores and UV-85 was nonsporulating. Sporulation is correlated with riboflavin production. UV-18-57 had better mycelial integrity and lysis started only by the seventh day, whereas DTI and UV -85 started to lyze earlier by 4 -5 days. By the late stage of fermentation (eighth day), DTl had a few long, thin filaments indicating some secondary growth, whereas UV -85 showed a compact pellet form of mycelia. Most mycelia of UV-18-57 still appeared intact.
Aspergillus niger has been used as a host to express many heterologous proteins. It has been known that the presence of an- abundant protease is a limiting factor to express a heterologous protein. The protease deficient mutant of A. niger was obtained using UV-irradiation. A total of $1{\times}10^5$ spores were irradiated with $10{\sim}20%$ survival dose of UV, 600 $J/m^2$ at 280 nm, and the resulting spores were screened on the casein-gelatin plates. Ten putative protease deficient mutants showing the reduced halo area around colonies were further analyzed to differentiate the protease deficient mutant from other mutant types. Among ten putative mutants, seven mutants showed significant growth defect on nutrient rich medium and two mutants appeared to be the secretory mutants, which resulted in the impaired secretion of extracellular proteins including proteases. A mutant $pro^--20$ showed reduced halo zone without any notable changes in growth rate. In addition, the starchdegrading and glucose oxidase activities in the culture filtrate of $pro^--20$ mutant showed the similar range as that of the parental strain, which suggested that the $pro^--20$ mutant ought to be the protease deficient mutant rather than a secretory mutant. The reduced proteolytic activity of the $pro^--20$ was demonstrated using SDS-fibrin zymography gel. The reduced extracellular proteolysis was quantified by casein degradation assay and, comparing with the parental strain, less than 30% residual extracellular protease activity was detected in the culture filtrate of the $pro^--20$ mutant. The bio-activity of an exogenously supplemented hGM-CSF(human Granulocyte-Macrophage Colony Stimulating Factor) in the culture filtrate of $pro^--20$ mutant was detected until eight times more diluted preparations than that of the parental strain.
An extracellular enzyme (RMEBE) possessing ${\alpha}-(1{\rightarrow}4)-(1{\rightarrow}6)$-transferring activity was purified to homogeneity from Rhodothermus marin us by combination of ammonium sulfate precipitation, Q-Sepharose ion-exchange, and Superdex-200 gel filtration chromatographies, and preparative native polyacrylamide gel electrophoresis. The purified enzyme had an optimum pH of 6.0 and was highly thermostable with a maximal activity at $80^{\circ}C$. Its half-life was determined to be 73.7 and 16.7 min at 80 and $85^{\circ}C$, respectively. The enzyme was also halophilic and highly halotolerant up to about 2M NaCl, with a maximal activity at 0.5M. The substrate specificity of RMEBE suggested that it possesses partial characteristics of both glucan branching enzyme and neopullulanase. RMEBE clearly produced branched glucans from amylose, with partial ${\alpha}-(1{\rightarrow}4)$-hydrolysis of amylose and starch. At the same time, it hydrolyzed pullulan partly to panose, and exhibited ${\alpha}-(1{\rightarrow}4)-(1{\rightarrow}6)$-transferase activity for small maltooligosaccharides, producing disproportionated ${\alpha}-(1{\rightarrow}6)$-branched maltooligosaccharides. The enzyme preferred maltopentaose and maltohexaose to smaller maltooligosaccharides for production of longer branched products. Thus, the results suggest that RMEBE might be applied for production of branched oligosaccharides from small maltodextrins at high temperature or even at high salinity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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