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诺奖得主研究的“氧气感知通路”是什么?对人类有何贡献?

2019-11-21 08:47:46   【浏览】533

新民晚报记者高杨

资料来源:诺贝尔奖官方网站

什么是“氧气感应路径”?当诺贝尔奖委员会总书记托马斯·帕尔曼(Thomas Paellmann)今天北京时间17: 30宣布2019年诺贝尔生理医学奖授予威廉·乔治·凯·林、彼得·拉特克利夫和格雷格·塞门扎时,这是大多数人都有的一个问题。

对于普通人来说,细胞如何感知和反应细胞外的氧气供应确实是一种有些不专业的表达。新民晚报记者首次采访了中国科学院分子与细胞科学卓越中心(生物化学与细胞科学研究所)癌症信号转导与代谢研究组组长高大明教授。他曾在哈佛大学接受博士后培训,而他的博士后导师,哈佛医学院的魏文怡教授,是今年诺贝尔奖获得者威廉·乔治·凯·林的优秀学生。

威廉·凯利和格雷格·塞门扎将于本月来到上海参加第二届世界顶级科学家论坛。照片显示了威廉·凯利的确认信和签名。世界顶尖科学家协会

“众所周知,氧气对地球上的生物非常重要。然而,在我们的细胞如何感知氧浓度并相应地改变它们的行为之前,还不清楚。”高大坦率。氧气浓度的增加或减少将改变基因的表达和细胞水平上的其他生理活动。这个过程实际上是由一种叫做缺氧诱导因子(hif)的蛋白质分子调节的。

“今天获奖的三位科学家在发现和解释缺氧诱导因子的功能及其感知氧气的方式方面做出了杰出贡献。”高大明介绍说,hif是一种转录因子,可以与dna结合,打开某些基因的表达。低氧诱导因子蛋白在低氧浓度下积累,这使得细胞能够在缺氧环境下打开一系列基因表达。当氧浓度高时,hif将被氧化。氧化后,该因子将被泛素蛋白酶体系统降解。这样,细胞可以通过感知氧气和调节缺氧诱导因子来控制细胞中的基因表达,从而对体内氧气含量的变化做出反应。

威廉·凯利和格雷格·塞门扎将于本月来到上海参加第二届世界顶级科学家论坛。图为格雷格·塞门扎的确认信和签名。世界顶尖科学家协会

"缺氧诱导因子蛋白调节的一个非常重要的下游生理过程是血管生成."高大明说,“换句话说,当没有氧气的时候,身体会长出更多的血管来增加血液供应,促进氧气的传输。”在癌症的病理条件下,肿瘤将需要来自机体的大量营养,hif下游的血管生成途径在肿瘤中极其活跃。因此,hif功能的研究对我们了解肿瘤的发生、发展和治疗也具有重要意义。“威廉·凯林教授原来是肿瘤学家。他发现肾癌患者中肿瘤抑制基因vhl的缺失导致肾脏中许多血管的生长——实际上是由hif积累引起的。凯林教授进一步发现vhl基因是负责去除hif蛋白的关键分子。换句话说,缺氧诱导因子诱导的缺氧通路激活对肿瘤生长非常重要。科学家了解这个过程后,他们可以相应地开发药物。事实上,许多药物都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,三位诺贝尔奖获得者的研究为肿瘤的临床治疗提供了非常重要的理论基础。”

据报道,许多中国学者与三位诺贝尔奖获得者一起研究,他们的研究也带动了中国在这一领域的研究。目前,许多靶向血管生成的小分子药物已进入我国临床试验。

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