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揭示细胞与氧气的秘密~2019 年诺贝尔生理学或医学奖

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2019-10-10 10:45:00【

 2019 年诺贝尔生理学或医学奖于北京时间 10 月 7 日下午 5 点 30 分发布,今年诺贝尔奖获得者的开创性发现,解释了生命中最重要的氧气习惯进程的机制。他们为咱们了解氧水平怎么影响细胞代谢和生理功能奠定了基础。他们的发现,也为抗击贫血、癌症和许多其他疾病的新策略铺平了道路。

 
今年的获奖者有三位,他们因在氧感知通路方面的研讨做出的贡献而获奖,他们分别是来自哈佛医学院达纳-法伯癌症研讨所的威廉·凯林( William G. Kaelin, Jr.),牛津大学和弗朗西斯·克里 克研讨所的彼得·拉特克利夫( Peter J. Ratcliffe) 以及美国约翰霍普金斯大学医学院的格雷格·塞门扎(Gregg L. Semenza)。 
 
氧气的化学式为O2,约占地球大气的五分之一。氧气对动物生命至关重要,简直一切动物细胞中的线粒体都会使用氧气,将食物转化为有用的能量。奥托·沃伯格(Otto Warburg)是1931年诺贝尔生 理学或医学奖的获得者,他提醒出,这种转化是酶促进程。 在进化进程中,生命体开展了保证向安排和细胞充沛供氧的机制。颈动脉作为大血管,包含专门的细胞,可以感应血液中的氧气含量。1938年的诺贝尔生理学或医学奖效果发现,颈动脉体进行血氧感 知后,经过与大脑直接通讯来控制呼吸频率。 
 
氧气影响的生理和病理 
因为这些诺贝尔奖获得者开创性的工作,咱们对不同的氧气水平怎么调理根本的生理进程有了更多的了解。氧感知通路使细胞可以进行推陈出新,习惯低氧水平:如剧烈运动期间的肌肉中。 
与氧感知通路相关的其他习惯性进程还包含,新血管的产生和红细胞的产生。咱们的免疫系统和许多其他生理功能也可以经过氧感知通路进行微调。此外,在胎儿发育进程中,氧感知通路对控制正常 的血管构成和胎盘发育,已被证明是必不可少的。 
氧感知通路也是许多疾病发作的核心(图2)。例如,因为EPO 由肾脏中的细胞产生,关于控制红细胞的构成至关重要,所以慢性肾功能衰竭的患者,通常因为 EPO 表达下降而患有严重的贫血。 
此外,氧调理机制在肿瘤发作进程中具有重要效果,使用氧气调理机制刺激血管构成并重塑推陈出新,可以使癌细胞有效增殖。 
在学术实验室和制药公司中也在进行一些重要的研讨,其中就包含研制可以经过激活或阻断氧气感应机制,来搅扰不同疾病状况的药物。 
 
氧气感应机制谜题终于“破解” 
但是,科学家仍然缺少对氧含量怎么调理VHL与HIF-1α之间相互效果的了解。 
对这一答案的搜索,集中在已知对VHL依赖的降解很重要的HIF-1α蛋白的特定部分,凯林和拉特克里夫都置疑,氧感测效果机制的要害,应该在该蛋白结构域中的某个方位。 
2001年,在两篇一起宣布的文章中,他们表明,在正常的氧气水平下,羟基会在HIF-1α的两个特定方位处添加。 
这种蛋白质润饰被称为脯氨酰羟化,使VHL可以识别并结合到HIF-1α,因为参与到这一润饰中的脯氨酰羟化酶是对氧敏感的,因而这一发现解释了正常氧水平下VHL控制HIF-1α降解的进程。 
拉特克里夫等人的进一步研讨,确定了担任这一要害机制的脯氨酰羟化酶。他们的研讨还表明,HIF-1α的基因激活功能受氧依赖性羟基化效果的调理。 
至此,今年的诺贝尔奖获得者们,已经阐明晰氧气感应机制,并展现了其工作原理。
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