如何通俗地舆解 2019 年诺贝尔心理学或医学奖？细胞是如何感知和顺应氧气的？
常识分子，常识分子，为更好的智趣糊口方才，氧气感知工作获 2019 年心理学诺奖
撰文 | 李可
海说神聊京时候 10 月 7 日下战书 5 点 30 分，2019 年诺贝尔心理学或医学奖发布，获得者有三位，他们别离是来自哈佛医学院达纳 - 法伯癌症研究所的威廉·凯林（ William G. Kaelin, Jr.），牛津大学和弗朗西斯·克里克研究所的彼得·拉特克利夫（ Peter J. Ratcliffe） 以及美国约翰霍普金斯大学医学院的格雷格·塞门扎（Gregg L. Semenza）。
获奖来由：表扬他们在理解细胞感知和顺应氧气转变机制中的进献。
生物体感触感染氧气浓度的旌旗灯号识别系统是生命最根基的功能，然而学界对此却所知甚少。三位科学家说明了人类和大大都动物细胞在分子程度上感触感染氧气含量的根基道理，揭示了此中主要的旌旗灯号机制，为贫血、心血管疾病、黄斑退行性病变以及肿瘤等多种疾病斥地了新的临床治疗路子。
氧气是浩繁生化代谢路子的电子受体，科学界对氧感应和氧稳态调控的研究起头于促红细胞生当作素（erythropoietin, EPO）。当氧气缺乏时，肾脏排泄 EPO 刺激骨髓生当作新的红细胞。好比当我们在高海拔地域活动时，因为缺氧，人体的新陈代谢发生转变，起头发展出新的血管，制造新的红细胞。这几位科学家们做的恰是找出这种身体反映背后的基因表达。他们发现这个反映的“开关”是一种卵白质，叫做缺氧诱导因子 (Hypoxia-inducible factors, HIF)，但其功能远不止开关那么简单。
20 宿世纪 90 年月初，Semenza 和 Ratcliffe 起头研究缺氧如何引起 EPO 的发生。他们发现了一个不仅会跟着氧浓度的改变发生响应的改变，还可以节制 EPO 的表达程度的转录加强因子 HIF，若是将其 DNA 片段插入某基因旁，则该基因会被低氧前提诱导表达。1995 年，Semenza 和博士后王光纯化了 HIF-1，发现其包含两个卵白：HIF-1α 和 HIF-1β，并证实了 HIF-1 是经由过程红细胞和血管新生介导了机体在低氧前提下的顺应性反映。
随后， Semenza 和 Ratcliffe 又扩展了低氧诱导表达基因的种类。他们发现，除了 EPO， HIF-1 在哺乳动物细胞内可以连系并激活涉及代谢调节、血管新生、胚胎发育、免疫和肿瘤等过程的浩繁其他基因。
此外，他们不雅察到当细胞改变为高氧前提时 HIF-1 的数目急剧下降，仅当缺氧时该因子才能可以或许激活靶基因。那么鞭策 HIF-1 粉碎的原因是什么？谜底来自一个意想不到的偏向。
希佩尔 - 林道综合征（Von Hippel–Lindau disease，VHL 综合征）是一种罕有的常染色体显性遗传性疾病。VHL 病人因为 VHL 卵白的缺掉会以多发性肿瘤为特征, 涉及脑、骨髓、视网膜、肾脏、肾上腺等多个主要器官，典型的肿瘤由不恰当的新血管构成。肿瘤学家 William Kaelin 一向试图弄清晰其病理。然而，就在 HIF 被纯化的第二年, Kaelin 发现 VHL 卵白可以经由过程氧依靠的卵白水解感化负性调 HIF-1。Kaelin 和 Ratcliffe 随后的研究又发现了双加氧酶在 VHL 卵白识别 HIF-1 的过程中阐扬着主要的感化。
HIF 节制着人体和大大都动物细胞对氧气转变的复杂又切确的反映，三位科学家一步步揭示了地球生命基石的奥秘。经由过程调控 HIF 通路从而达到治疗目标的研究偏向正阐扬着庞大的潜力，他们的工作正在并将继续造福人类。
参考资料：
1.智深，2016 年拉斯克奖揭晓 / 深度解析。2016.09.14.知社学术圈。
2.JillianH. Hurst. William Kaelin, Peter Ratcliffe, and Gregg Semenza receive the 2016Albert Lasker Basic Medical Research Award. 09/13/2016. The journal of clinical investigation.
3.RandallS. Johnson. Profile of William Kaelin, Peter Ratcliffe, and Greg Semenza, 2016Albert Lasker Basic Medical Research Awardees. 12/06/2016. PNAS.
4.KarolinskaInstitutet，Postdoctoral Fellow -Molecular mechanisms of oxygen-sensing and cancer. 10/05/2018.Nature careers.
5.http://www.laskerfoundation.org/awards/show/oxygen-sensing-essential-process-survival/
