生物体感受氧气浓度的信号识别系统是生命最基本的功能,然而学界对此却所知甚少。三位科学家阐明了人类和大多数动物细胞在分子水平上感受氧气含量的基本原理,揭示了其中重要的信号机制,为贫血、心血管疾病、黄斑退行性病变以及肿瘤等多种疾病开辟了新的临床治疗途径。
三人获医学奖
据央视报道,三名获奖者中,威廉·乔治·凯林,生于纽约,美国癌症学家、哈佛医学院教授。 Kaelin实验室研究了肿瘤抑制蛋白的功能,包括视网膜母细胞瘤蛋白(pRB),vonHippel-Lindau蛋白(pVHL)和p53肿瘤抑制蛋白p73的同源物。 彼得·约翰·拉特克利夫,英国医学家、分子生物学家。 生于兰开夏,1972年赴剑桥大学和圣巴多罗买医院学习医学,1978年毕业后转赴牛津。 1989年建立了自己的新实验室。 拉特克利夫主要以对缺氧的研究知名。 1989年建立新实验室后,拉特克利夫小组考察了红血球生成素的控制,这种物质在细胞缺氧后便会释放。 格雷格·伦纳德·塞门扎,美国医学家。 知名于对生命系统如何利用、调节氧气的研究。 他的团队发现HIF-1(缺氧诱导因子-1)所调控的基因能够作用于线粒体呼吸。 它能够指导细胞对缺氧状况的特殊反应和心血管系统的变化。 在一些癌症疾病中,能观察到HIF的过度表达。
找到调控基因
众所周知,包括人类在内,绝大多数的动物离不开氧气。 但我们对于氧气的需求,却又必须达到一个微妙的平衡。 缺乏氧气,我们会窒息而死; 氧气过多,我们又会中毒。 为此,生物也演化出了诸多精妙的机制,来控制氧气的平衡。 譬如对于深埋于组织深处的细胞来说,红细胞能为它们送上氧气。 而一旦氧气含量过低,机体就会促进红细胞的生成,保持氧气的浓度在合理的范围内。 据药明康德官微报道,在上世纪90年代,Ratcliffe教授和Semenza教授想要理解这一现象背后的机制。 他们发现,一段特殊的DNA序列看似和缺氧引起的基因激活有关。 如果把这段DNA序列安插在其他基因附近,那么在低氧的环境下,这些基因也能被诱导激活。 也就是说,这段DNA序列其实起到了低氧环境下的调控作用。 后续研究也表明,一旦这段序列出现突变,生物体就对低氧环境无所适从。 后续研究发现,这段序列在细胞内调控了一种叫做HIF-1的蛋白质,而这种蛋白由HIF-1α与HIF-1β组合而成。 在缺氧的环境下,HIF-1能够结合并激活许多哺乳动物细胞内的特定基因。 有趣的是,这些基因都不负责生产促红细胞生成素。 这些结果表明,缺氧引起的红细胞生成,背后有着更为复杂的原因。 而在人们后续阐明的调控通路中,HIF-1扮演了核心的地位,调控了包括VEGF(能促进血管生成)的诸多关键基因。 通过揭示生物氧气感知通路,不仅在基础科学上有其价值,还有望带来创新的疗法。 比如倘若能通过调控HIF-1通路,促进红细胞的生成,就有望治疗贫血。 而干扰HIF-1的降解,则能促进血管生成,治疗循环不良。 另一方面,由于肿瘤的生成离不开新生血管,如果能降解HIF-1α或相关蛋白(如HIF-2α),就有望对抗恶性肿瘤。 目前,已有类似的疗法进入了早期临床试验阶段。
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