揭开细胞与氧气“互动”的神秘面纱——解读2019年诺贝尔生理学或医学奖成果

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  新华社斯德哥尔摩10月7日电 氧气是大家生命活动的第一需用。早在几世纪前,人类就意识到了氧气的重要作用,后来细胞如可适应变化的氧气水平长久以来仍是“未知数”。来自美国和英国的三名科学揭开了细胞如可与氧气“互动”的神秘面纱,并后来获得2019年诺贝尔生理学或医学奖。

  评奖委员会说,美国科学家威廉·凯林、格雷格·塞门扎以及英国科学家彼得·拉特克利夫的研究成果“揭示了生命中一一个 最基本的适应性过程的机制”,为大家理解氧气水平如可影响细胞新陈代谢和阳理功能奠定了基础。这个发现也为人类开发“有望对抗贫血、癌症以及许多许多疾病的新策略铺平了道路”。

  挪威诺贝尔委员会成员兰达尔·约翰逊评价说,这真正是一一个 “教科书级别的发现”。

  在漫长进化过程中,人类和许多动物演化出一套确保向组织和细胞丰厚供氧的机制。类似 ,人类颈动脉体中就包含感知血氧水平的特殊细胞。1938年的诺贝尔生理学或医学奖就授予相关研究,当年获奖研究揭示了颈动脉体在感知不同血氧水平后,是如可与大脑交流从而调节呼吸频率的。

  除了颈动脉体对呼吸的调控机制,动物对供氧还有更为基本的生理适应机制。比如红细胞可为身体各组织运送氧气,缺氧情況下,一一个 关键生理反应是体内名为促红细胞生成素(EPO)的激素含量上升,从而刺激骨髓生成更多红细胞以运送氧气。自上世纪90年代起,拉特克利夫和塞门扎就刚结束探索这个疑问身前的机制。

  二人都研究了EPO基因与不同氧气水平的“互动”机制,最终发现了在低氧环境下起到“调控器”作用的关键蛋白质——缺氧诱导因子(HIF)。HIF不仅可不需用随着氧气浓度改变指在相应改变,还能调控EPO表达水平,有助红细胞生成。塞门扎探明了HIF实际上包含这个蛋白质,分别为HIF-1α和ARNT。

  科学家们还发现,当氧气水平上升时,体内HIF-1α数量会急剧下降。它是如可在富氧环境下被降解的呢?

  正是肿瘤专家凯林在研究这个罕见遗传性疾病——希佩尔-林道(VHL)综合征时,解开了这个谜团。他的研究也后来与上面两名科学家的研究联系到同时。凯林发现,VHL综合征患者因VHL蛋白缺失饱受多发性肿瘤之苦。典型的VHL肿瘤内常有异常新生血管,这由于与氧气调控通路有关。在后续研究中,他又发现,正是VHL蛋白通过氧依赖的蛋白水解作用,负向调节了HIF-1α。

  揭示细胞的氧气调控通路,不仅具有基础科研价值,还有望带来疾病新疗法。比如,调控HIF通路将有助治疗贫血;而降解HIF-1α等相关蛋白有由于抑制血管生成,从而有助对抗需用新生血管供养的恶性肿瘤。

[ 责编:战钊 ]

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