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  • 1 # 高維宇宙觀

    10月7日,2019年諾貝爾生理學或醫學獎揭曉,威廉·凱林、彼得·拉特克利夫、格雷格·塞門扎由於發現了氧氣感知通路(生命體對缺氧和富氧做出不同反應的分子機制)而獲獎。

    基礎研究往往是枯燥、乏味、令人望而生畏的,這次的新科諾獎將向大眾普及3個需要人吐血記憶的專業詞彙:缺氧誘導因子(HIF)、希佩爾-林道(VHL,von Hippel-Lindau)基因、促紅細胞生成素(EPO)。

    當機體感受到氧氣供應不足時,HIF就好像一杯醒腦咖啡,啟用體內基因的轉錄,使得機體打起“十二萬分精神”應對低氧環境,比如召喚來EPO,要求紅細胞前來增援。

    正是研究缺氧如何引起EPO產生,把拉特克利夫和塞門扎引向了HIF的發現,以及整個氧氣感知通路的完善。

    但即便是不缺氧的狀態下,你的體內也有HIF在不斷產生。它並不是在缺氧的時候才產生,而是缺氧的時候才富集。

    正常情況下,HIF一方面不斷產生,另一方面不斷降解。這其實是非常浪費資源的,與生命系統中集約的精神不太一致,一般情況下,蛋白質生命活動的大分子是需要時才出現。這說明HIF在機體裡非常重要,不容有一刻供應不上。

    HIF的重要性還體現在它的迅疾富集速度上。一旦機體意識到缺氧,比如腦梗、心臟缺血等,HIF會迅速在細胞裡積累,只需要4—5分鐘就能夠達到很高的濃度。這說明在正常狀態下,它的產生和降解速度都非常快。

    在HIF不被需要的時候,它的一個亞基(HIF-1α)會被泛素化降解,使它無法成形。也就是說,泛素連線酶會過來給它打上一個“處理”的標籤,隨即便被拉到細胞中一個名為“蛋白酶體”的細胞器中降解。

    在臨床實踐中,可以透過上調HIF的水平,幫助心肌梗死或者腦缺血患者在缺血時渡過難關。對於癌症,則需要探索下調HIF的救治方案。因為一些腫瘤的生長,它往往會聚成一團的腫瘤,內部是一種缺氧的條件,這個時候HIF在腫瘤裡的含量就會上升,幫助腫瘤生存。由於腫瘤的生成離不開新生血管,如果促進降解HIF-1α或相關蛋白(如HIF-2α),就有望對抗惡性腫瘤。目前,已有類似的療法進入了早期臨床試驗階段。

    高等生物都進行有氧代謝獲取能量,生命的過程是將食物轉變成能量,並把氧氣轉變為水。人類很多疾病的產生都是由於氧氣的利用效率不高造成的。發現人體內的氧氣感知通路,不僅意味著發現了一個機體自帶的保護機制,還意味著獲得了調控氧氣利用率的鑰匙。

    氧氣利用率決定著生命的質量,在體內氧氣的利用是很長的一條上下游通路。例如,老年痴呆症的發生很大程度上由於氧氣利用效率不高。因此,利用氧氣進行充分的有氧代謝,對於健康人群來說,是非常有益的。

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