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揭示細(xì)胞與氧氣的秘密~2019 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)

文章出處:責(zé)任編輯:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2019-10-10 10:45:00【

 2019 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)于北京時(shí)間 10 月 7 日下午 5 點(diǎn) 30 分發(fā)布,今年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn),解釋了生命中最重要的氧氣習(xí)慣進(jìn)程的機(jī)制。他們?yōu)樵蹅兞私庋跛皆趺从绊懠?xì)胞代謝和生理功能奠定了基礎(chǔ)。他們的發(fā)現(xiàn),也為抗擊貧血、癌癥和許多其他疾病的新策略鋪平了道路。

 
今年的獲獎(jiǎng)?wù)哂腥?,他們因在氧感知通路方面的研討做出的貢獻(xiàn)而獲獎(jiǎng),他們分別是來自哈佛醫(yī)學(xué)院達(dá)納-法伯癌癥研討所的威廉·凱林( William G. Kaelin, Jr.),牛津大學(xué)和弗朗西斯·克里 克研討所的彼得·拉特克利夫( Peter J. Ratcliffe) 以及美國約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的格雷格·塞門扎(Gregg L. Semenza)。 
 
氧氣的化學(xué)式為O2,約占地球大氣的五分之一。氧氣對(duì)動(dòng)物生命至關(guān)重要,簡直一切動(dòng)物細(xì)胞中的線粒體都會(huì)使用氧氣,將食物轉(zhuǎn)化為有用的能量。奧托·沃伯格(Otto Warburg)是1931年諾貝爾生 理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的獲得者,他提醒出,這種轉(zhuǎn)化是酶促進(jìn)程。 在進(jìn)化進(jìn)程中,生命體開展了保證向安排和細(xì)胞充沛供氧的機(jī)制。頸動(dòng)脈作為大血管,包含專門的細(xì)胞,可以感應(yīng)血液中的氧氣含量。1938年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)效果發(fā)現(xiàn),頸動(dòng)脈體進(jìn)行血氧感 知后,經(jīng)過與大腦直接通訊來控制呼吸頻率。 
 
氧氣影響的生理和病理 
因?yàn)檫@些諾貝爾獎(jiǎng)獲得者開創(chuàng)性的工作,咱們對(duì)不同的氧氣水平怎么調(diào)理根本的生理進(jìn)程有了更多的了解。氧感知通路使細(xì)胞可以進(jìn)行推陳出新,習(xí)慣低氧水平:如劇烈運(yùn)動(dòng)期間的肌肉中。 
與氧感知通路相關(guān)的其他習(xí)慣性進(jìn)程還包含,新血管的產(chǎn)生和紅細(xì)胞的產(chǎn)生。咱們的免疫系統(tǒng)和許多其他生理功能也可以經(jīng)過氧感知通路進(jìn)行微調(diào)。此外,在胎兒發(fā)育進(jìn)程中,氧感知通路對(duì)控制正常 的血管構(gòu)成和胎盤發(fā)育,已被證明是必不可少的。 
氧感知通路也是許多疾病發(fā)作的核心(圖2)。例如,因?yàn)镋PO 由腎臟中的細(xì)胞產(chǎn)生,關(guān)于控制紅細(xì)胞的構(gòu)成至關(guān)重要,所以慢性腎功能衰竭的患者,通常因?yàn)?EPO 表達(dá)下降而患有嚴(yán)重的貧血。 
此外,氧調(diào)理機(jī)制在腫瘤發(fā)作進(jìn)程中具有重要效果,使用氧氣調(diào)理機(jī)制刺激血管構(gòu)成并重塑推陳出新,可以使癌細(xì)胞有效增殖。 
在學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室和制藥公司中也在進(jìn)行一些重要的研討,其中就包含研制可以經(jīng)過激活或阻斷氧氣感應(yīng)機(jī)制,來攪擾不同疾病狀況的藥物。 
 
氧氣感應(yīng)機(jī)制謎題終于“破解” 
但是,科學(xué)家仍然缺少對(duì)氧含量怎么調(diào)理VHL與HIF-1α之間相互效果的了解。 
對(duì)這一答案的搜索,集中在已知對(duì)VHL依賴的降解很重要的HIF-1α蛋白的特定部分,凱林和拉特克里夫都置疑,氧感測(cè)效果機(jī)制的要害,應(yīng)該在該蛋白結(jié)構(gòu)域中的某個(gè)方位。 
2001年,在兩篇一起宣布的文章中,他們表明,在正常的氧氣水平下,羥基會(huì)在HIF-1α的兩個(gè)特定方位處添加。 
這種蛋白質(zhì)潤飾被稱為脯氨酰羥化,使VHL可以識(shí)別并結(jié)合到HIF-1α,因?yàn)閰⑴c到這一潤飾中的脯氨酰羥化酶是對(duì)氧敏感的,因而這一發(fā)現(xiàn)解釋了正常氧水平下VHL控制HIF-1α降解的進(jìn)程。 
拉特克里夫等人的進(jìn)一步研討,確定了擔(dān)任這一要害機(jī)制的脯氨酰羥化酶。他們的研討還表明,HIF-1α的基因激活功能受氧依賴性羥基化效果的調(diào)理。 
至此,今年的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者們,已經(jīng)闡明晰氧氣感應(yīng)機(jī)制,并展現(xiàn)了其工作原理。
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