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我们身体里没有一个细胞不受它的影响!3分钟了解2019诺贝尔

时间:2019-11-06 16:36:40
[摘要] 北京时间10月7日下午5点30分,2019年诺贝尔生理学或医学奖公布,三位获奖者分别是:哈佛医学院达纳-法伯癌症研究所的威廉·凯林,牛津大学和弗朗西斯·克里克研究所的彼得·拉特克利夫 ,以及美国约翰霍

北京时间10月7日下午5: 30,2019年诺贝尔生理医学奖将揭晓。三名获奖者是小威廉·g·凯琳,哈佛医学院达纳-费伯癌症研究所;牛津大学和弗朗西斯·克里克研究所的彼得·拉特克利夫;约翰·霍普金斯大学医学院的格雷格·塞门扎。

人和动物需要氧气将食物转化为能量。氧气的重要性是毋庸置疑的,但是细胞如何调整自己以适应氧气水平变化的问题仍然没有解决。三位科学家的研究回答了这个难题。他们从分子水平上发现了与不同氧含量相对应的基因调控机制。

今年诺贝尔奖得主的突破性发现揭示了生命中最重要的适应过程之一的机制。他们为我们理解氧水平如何影响细胞代谢和生理功能奠定了基础。他们的发现也为对抗贫血、癌症和许多其他疾病的新策略铺平了道路。

优雅的开关

氧和氧化合物约占地球大气的五分之一。氧气是动物生活所必需的。在生理学或医学方面,1931年诺贝尔奖得主揭示了这种转变是一个酶的过程。

缺氧时,肾脏分泌epo刺激骨髓产生新的红细胞。例如,当我们在高海拔地区移动时,由于缺氧,人体的新陈代谢发生变化,新的血管开始生长,产生新的红细胞。这些科学家所做的是找出这种身体反应背后的基因表达。他们发现这个反应的“转换”是一种叫做缺氧诱导因子(hif)的蛋白质,但它的功能远不止转换。

20世纪90年代初,Semenza和ratcliffe开始研究缺氧是如何导致epo产生的。他们发现转录增强因子hif不仅随着氧浓度的变化而变化,而且可以控制epo的表达水平。如果一个dna片段被插入基因旁边,那么该基因将被诱导在缺氧条件下表达。换句话说,这个dna序列实际上在缺氧环境中起着调节作用。随后的研究还表明,一旦这一序列发生突变,生物体将会不知如何应对缺氧环境。

随后,Semenza和ratcliffe扩展了低氧诱导表达基因的类型。他们发现,除了epo之外,hif-1还能结合和激活哺乳动物细胞中代谢调节、血管生成、胚胎发育、免疫和肿瘤过程中的许多其他基因。

随后的研究发现这个序列调节细胞中一种叫做hif-1的蛋白质。hif-1可以结合并激活许多哺乳动物细胞中的特定基因。有趣的是,这些基因中没有一个负责促红细胞生成素的产生。这些结果表明,缺氧导致红细胞生成的原因更为复杂。然而,hif-1在人们后来阐明的调节途径中起着核心作用,并调节许多能促进血管生成的关键基因。

威廉发现,在研究一种叫做vhl疾病的癌症综合征时,异常的新生血管通常发生在典型的vhl肿瘤中。此外,他还发现了更多的vegf和红细胞生成素。因此,他自然想到缺氧途径是否在这种疾病中起作用。

研究的广泛意义

许多研究小组的工作已经证明hif途径的稳健性及其在调节氧对基因表达的影响中的核心作用。塞门扎、拉特克利夫和凯利是这部作品的核心人物,他们最初的开拓者。他们参与了分子生物学研究,以进一步阐明缺氧诱导因子途径,增加我们对缺氧反应在健康和疾病中的生理作用的理解。

调节hif-1α稳定性的脯氨酸羟化酶的发现,使人们能够寻找羟化酶抑制剂来提高hif水平。这为药理学发现开辟了一条新的途径。事实上,一些通过抑制phd酶来提高hif功能的潜在药物在临床试验中取得了很大进展,最近的一系列出版物证明了它们在治疗贫血方面的临床疗效。

抑制缺氧诱导因子途径的应用前景也很广阔。这些被认为是减缓某些癌症进展的手段。

通过药物增强hif功能可能有助于治疗许多疾病,如免疫功能、软骨形成和伤口愈合。相反,抑制缺氧诱导因子功能也可以有许多应用:例如,许多癌症和一些心血管疾病,包括中风、心脏病发作和肺动脉高压。

综上所述,揭示生物氧传感途径不仅在基础科学中有价值,而且有望带来创新疗法。这三位科学家的发现在基础研究和临床应用中具有重要价值。

编辑:沈旭莎、金万霞

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