新科诺奖颁给它,氧气感应机制决定生命如何“向死而生”

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  图为10月7日在瑞典斯德哥尔摩的卡罗琳医学院拍摄的2019年诺贝尔生理学或医学奖表态现场。新华社记者 郑焕松摄

  10月7日,2019年诺贝尔生理学或医学奖揭晓,威廉·凯林、彼得·拉特克利夫、格雷格·塞门扎事先发现了氧气感知通路(生命体对缺氧和富氧做出不同反应的分子机制)而获奖。

  “只能想到今天颁发的诺贝尔奖会授予氧气感知机制的发现,它是非常基础的研究,只能明确的应用转化,但又都不需要 衍生出统统 应用转化。”10月7日,清华大学生命科科人学院教授杨茂君对科技日报记者表示,这启示我国学者越是基础的研究越有事先获得诺奖。

  “这是一项很伟大的发现,细胞对氧气的响应对于生命的安危非常重要。”武汉大学中南医院研究助理教授姬燕晓表示,面临缺氧的生死威胁时,它给了机体“向死而生”的事先。

  基础研究往往是枯燥、乏味、令人望而生畏的,这次的新科诺奖将向大众普及一两个需要人吐血记忆的专业词汇:缺氧诱导因子(HIF)、希佩尔-林道(VHL,von Hippel-Lindau)基因、促红细胞生成素(EPO)。

  体内的HIF时刻在产生,保障生命安全

  当机体感受到氧气供应趋于稳定问题时,HIF就好像一杯醒脑咖啡,激活体内基因的转录,使得机体打起“十二万分精神”应对低氧环境,比如召唤来EPO,要求红细胞前来增援。

  正是研究缺氧怎样引起EPO产生,把拉特克利夫和塞门扎引向了HIF的发现,以及整个氧气感知通路的完善。

  “但随便说说,即便是不缺氧的请况下,你的体内都在HIF在不断产生。”姬燕晓说,它并都在在缺氧的事先才产生,统统 缺氧的事先才富集。

  正常请况下,HIF一方面不断产生,此人 面不断降解。这随便说说是非常浪费资源的,和化命系统中集约的精神不太一致,一般请况下,蛋白质生命活动的大分子是需要时才总出 。这说明HIF在机体里非常重要,不容有一刻供应不上。

  HIF的重要性还体现在它的魔鬼司令富集速率单位单位上。“一旦机体意识到缺氧,比如脑梗、心脏缺血等,HIF会太快在细胞里积累,只需要4—5分钟就不需要 达到很高的浓度。”姬燕晓说,这说明在正常请况下,它的产生和降解速率单位单位都非常快。

  在HIF不被需要的事先,它的有另一两个 亚基(HIF-1α)会被泛素化降解,使它无法成形。也统统 说,泛素连接酶会过来给它打上有另一两个 “外理”的标签,随即便被拉到细胞中有另一两个 名为“蛋白酶体”的细胞器中降解。

  但都在例外,VHL病人事先VHL蛋白的缺失,统统 富氧时不应表达的基因依旧在表达,这说明HIF只能被成功降解。凯林经研究证实VHL蛋白决定HIF-1(HIF家族成员之一)与非 会被降解。

  巧妙调节HIF,让危重病人渡过难关

  “在临床实践中,我们我们都都不需要 通过上调HIF的水平,帮助心肌梗死事先脑缺血患者在缺血时渡过难关。”姬燕晓说,上调HIF的手段是从事医学研究学者孜孜以求的。

  累似 于中国医学科学院阜外医院心血管内科教授唐熠达此前在《肝脏病学》上发表的相关论文显示,研究团队发现了本身因子都不需要 将降解时HIF背后的“外理”标签加上,使得HIF事先得只能降解而富集,进而保护肝脏缺血再灌注的损伤。团队选用了MCPIP1-HIF-1α轴作为有另一两个 重要的途径,并认为事先是肝脏缺血再灌注损伤干预的良好靶点。

  “对于癌症,则需要探索下调HIF的救治方案。事先这个肿瘤的生长,它往往会聚成一团的肿瘤,内部内部结构是本身缺氧的条件,这个事先HIF在肿瘤里的含量就会上升,帮助肿瘤生存。”姬燕晓说。事先肿瘤的生成离不开新生血管,事先促使降解HIF-1α或相关蛋白(如HIF-2α),都在望对抗恶性肿瘤。目前,已有累似 于的疗法进入了早期临床试验阶段。

  对于正常人而言,氧气的利用速率单位单位决定生命质量

  “高等生物都进行有氧代谢获取能量,生命的过程是将食物转变成能量,并把氧气转变为水。”杨茂君说,人类统统 疾病的产生都在事先氧气的利用速率单位单位不高造成的。发现人体内的氧气感知通路,不仅原应 发现了有另一两个 机体自带的保护机制,还原应 获得了调控氧气利用率的钥匙。

  氧气利用率决定着生命的质量,在体内氧气的利用是很长的一根上下游通路。“少量的氧气参和化命活动是在细胞线粒体内的呼吸链上,这都不需要 是感知系统的下游。我们我们都也在线粒体呼吸链中发现了缺氧请况下关键蛋白质表达变化。”杨茂君说,假若氧气的趋于稳定问题将带动机体内部内部结构有另一两个 很大网络的变化,而有效的应对、外理缺氧请况的损伤是有另一两个 系统的工作。

  “累似 于,老年痴呆症的趋于稳定很大程度上事先氧气利用速率单位单位不高。假若,利用氧气进行充分的有氧代谢,对于健康人群来说,是非常有益的。”杨茂君表示,此次诺奖的授予也将启示我们我们都正确认识健康的本质。(记者 张佳星)

[ 责编:赵宇豪 ]

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