如何通俗地理解 2019 年諾貝爾生理學或醫學獎？

如何通俗地理解 2019 年諾貝爾生理學或醫學獎？細胞是如何感知和適應氧氣的？

圖片：allinonemovie / CC0

若何通俗地輿解 2019 年諾貝爾心理學或醫學獎？細胞是若何感知和順應氧氣的？

常識分子，常識分子，為更好的智趣糊口

方才，氧氣感知工作獲 2019 年心理學諾獎

撰文 | 李可

海說神聊京時候 10 月 7 日下戰書 5 點 30 分，2019 年諾貝爾心理學或醫學獎發布，獲得者有三位，他們別離是來自哈佛醫學院達納 - 法伯癌癥研究所的威廉·凱林（ William G. Kaelin, Jr.），牛津大學和弗朗西斯·克里克研究所的彼得·拉特克利夫（ Peter J. Ratcliffe）以及美國約翰霍普金斯大學醫學院的格雷格·塞門扎（Gregg L. Semenza）。

獲獎來由：表揚他們在理解細胞感知和順應氧氣轉變機制中的進獻。

生物體感觸感染氧氣濃度的旌旗燈號識別系統是生命最根基的功能，然而學界對此卻所知甚少。三位科學家說明了人類和大大都動物細胞在分子程度上感觸感染氧氣含量的根基道理，揭示了此中主要的旌旗燈號機制，為貧血、心血管疾病、黃斑退行性病變以及腫瘤等多種疾病斥地了新的臨床治療路子。

氧氣是浩繁生化代謝路子的電子受體，科學界對氧感應和氧穩態調控的研究起頭于促紅細胞生當作素（erythropoietin, EPO）。當氧氣缺乏時，腎臟排泄 EPO 刺激骨髓生當作新的紅細胞。好比當我們在高海拔地域勾當時，因為缺氧，人體的新陳代謝發生轉變，起頭發展出新的血管，制造新的紅細胞。這幾位科學家們做的恰是找出這種身體反映背后的基因表達。他們發現這個反映的“開關”是一種卵白質，叫做缺氧誘導因子 (Hypoxia-inducible factors, HIF)，但其功能遠不止開關那么簡單。

20 宿世紀 90 年月初，Semenza 和 Ratcliffe 起頭研究缺氧若何引起 EPO 的發生。他們發現了一個不僅會跟著氧濃度的改變發生響應的改變，還可以節制 EPO 的表達程度的轉錄加強因子 HIF，若是將其 DNA 片段插入某基因旁，則該基因會被低氧前提誘導表達。1995 年，Semenza 和博士后王光純化了 HIF-1，發現其包含兩個卵白：HIF-1α 和 HIF-1β，并證實了 HIF-1 是經由過程紅細胞和血管新生介導了機體在低氧前提下的順應性反映。

隨后， Semenza 和 Ratcliffe 又擴展了低氧誘導表達基因的種類。他們發現，除了 EPO， HIF-1 在哺乳動物細胞內可以連系并激活涉及代謝調節、血管新生、胚胎發育、免疫和腫瘤等過程的浩繁其他基因。

此外，他們不雅察到當細胞改變為高氧前提時 HIF-1 的數目急劇下降，僅當缺氧時該因子才能可以或許激活靶基因。那么鞭策 HIF-1 粉碎的原因是什么？謎底來自一個意想不到的偏向。

希佩爾 - 林道綜合征（Von Hippel–Lindau disease，VHL 綜合征）是一種罕有的常染色體顯性遺傳性疾病。VHL 病人因為 VHL 卵白的缺掉會以多發性腫瘤為特征, 涉及腦、骨髓、視網膜、腎臟、腎上腺等多個主要器官，典型的腫瘤由不恰當的新血管構成。腫瘤學家 William Kaelin 一向試圖弄清晰其病理。然而，就在 HIF 被純化的第二年, Kaelin 發現 VHL 卵白可以經由過程氧依靠的卵白水解感化負性調 HIF-1。Kaelin 和 Ratcliffe 隨后的研究又發現了雙加氧酶在 VHL 卵白識別 HIF-1 的過程中闡揚著主要的感化。

HIF 節制著人體和大大都動物細胞對氧氣轉變的復雜又切確的反映，三位科學家一步步揭示了地球生命基石的奧秘。經由過程調控 HIF 通路從而達到治療目標的研究偏向正闡揚著龐大的潛力，他們的工作正在并將繼續造福人類。

參考資料：

1.智深，2016 年拉斯克獎揭曉 / 深度解析。2016.09.14.知社學術圈。

2.JillianH. Hurst. William Kaelin, Peter Ratcliffe, and Gregg Semenza receive the 2016Albert Lasker Basic Medical Research Award. 09/13/2016. The journal of clinical investigation.

3.RandallS. Johnson. Profile of William Kaelin, Peter Ratcliffe, and Greg Semenza, 2016Albert Lasker Basic Medical Research Awardees. 12/06/2016. PNAS.

4.KarolinskaInstitutet，Postdoctoral Fellow -Molecular mechanisms of oxygen-sensing and cancer. 10/05/2018.Nature careers.

制版編纂 | 皮皮魚