如何通俗理解今年诺贝尔生理医学奖?氧气究竟多重要?,治癫痫病最好的医院

来自:知乎生物学优秀回答者 莫小轩


2019年诺贝尔生理学或医学奖获得者,William G. Kaelin教授、Peter J. Ratcliffe教授、以及Gregg L. Semenza教授三位泰斗。

他们的研究解释了为什么对人类以及绝大多数动物而言,氧气是那么的重要。

所以为什么那么重要?

我们都知道,氧气可以结合血红蛋白,为有机体的氧化还原反应提供支持,但过多的氧气又会造成机体损伤,比如氧自由基能够破坏很多蛋白质分子,也是人类衰老的元凶。

20世纪90年代,Ratcliffe教授和Semenza教授发现了一段特殊的DNA序列。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。而一旦这段序列出现突变,相关基因就无法启动。

随后,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,由两个亚基HIF-1α与HIF-1β组成。在缺氧的环境下,HIF-1能够结合并激活特定基因。

但这仅仅解决了人类需要氧的问题,但是氧气过多为何又会对人体有害呢?

这就不得不提到William G. Kaelin教授,William G. Kaelin教授以及后来的研究者发现,一种名为VHL的蛋白能够与一些特定的蛋白结合,比如某些泛素连接酶。蛋白质泛素化,是蛋白质在体内降解的标志。研究发现,富养条件下,VHL能与HIF-α结合,促进后者的泛素化,最终使蛋白降解。

大概就是这么个过程,低氧状态HIF启动基因表达,富氧状态VHL促进HIF-α降解

对人类和动物来说氧决定机体的健康和疾病