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科普解读“氧气感知通路”是什么?

(2019-10-18 14:41:22)
标签:

新民网

分类: 自然与科学

科普解读来了!诺奖得主研究的“氧气感知通路”是什么?对人类有何贡献?

来源:新民晚报     记者:郜阳     编辑:高飞   

新民网  “氧气感知通路”是什么?当北京时间今日17时30分,诺贝尔奖委员会总秘书长托马斯·佩尔曼宣布2019年诺贝尔生理学或医学奖授予威廉·乔治·凯林,彼得·拉特克利夫,格雷格·塞门扎时,这是大部分人都有的疑问。

  细胞如何感知和响应细胞外的氧气供给,这种偏专业的表述对于普通人而言的确有些拗口。新民晚报记者第一时间专访中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(生化与细胞所)癌症信号转导与代谢研究组组长高大明研究员,他曾在哈佛大学接受博士后训练,而他的博士后导师、哈佛医学院魏文毅教授是本年度诺奖得主威廉·乔治·凯林的杰出学生。

  “众所周知,对地球上的生物体来说,氧气非常重要。然而,我们的细胞如何感知氧气的浓度并随之改变行为的,之前并不清楚。”高大明说。氧气浓度上升抑或是下降,在细胞层面基因的表达等生理活动都会随之改变。这个过程实际上是通过一个叫做“低氧诱导因子(HIF)”的蛋白质分子来调控的

  “今天得奖的三位科学家,他们在发现、解读HIF的功能及其如何感知氧气方面,做出了杰出的贡献。”高大明介绍,HIF是一个转录因子,可以与DNA结合开启某些基因的表达HIF蛋白在低氧气浓度时会积累,使细胞开启应对低氧环境的系列基因表达;而在氧气浓度高的时候,HIF会发生羟基化,然后该因子被泛素蛋白酶体系统降解。如此,细胞可以通过感知氧气并对HIF的调节,实现对细胞中基因表达的控制,来应对机体氧含量的变化。

  HIF蛋白调控的一个非常重要的下游生理过程是血管生成。”高大明表示,“换句话说,在没有氧气的时候,机体会长出更多的血管来增加血供,促进氧气的传递”癌症病理条件下,肿瘤会向机体索取大量营养,HIF下游的血管生成通路在肿瘤里就会异常活跃,因此,对HIF功能的研究,对我们理解肿瘤的发生发展乃至治疗,也有着重要意义。“威廉·凯林教授原来是一名肿瘤科医生,他发现在肾癌患者中抑癌基因VHL的丢失,导致肾内会长出很多血管——实际上就是由于HIF积聚造成的。凯林教授进一步发现VHL基因就是负责来清除HIF蛋白的关键分子。”也就是说,HIF诱导的低氧的通路活化,对肿瘤的生长很重要。科学家了解该过程后,就可以针对性地开发药物。事实上,现在临床上不少药物就是针对抗血管生成的:贝伐单抗、小分子激酶抑制剂等等。“因此三位诺奖得主的研究对目前肿瘤的临床治疗提供了很重要的理论基础。”

  据介绍,不少中国学者曾师从三位诺奖获得者,学成归国后也带动了中国在这一领域的研究。目前国内也有很多靶向血管生成的小分子药物已进入临床试验。

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