К чему ведет недостаток кислорода. Открытие, удостоенное Нобелевской премии

К чему ведет недостаток кислорода. Открытие, удостоенное Нобелевской премии

17:38 07.10.2019 (обновлено: 18:04 07.10.2019)

 

© AFP 2019 / Jonathan Nackstrand

Объявление лауреатов Нобелевской премии по физиологии и медицине 2019 года в Стокгольме. Ее разделят между собой Грег Семенза, Уильям Келин и Петер Ратклифф

МОСКВА, 7 окт — РИА Новости, Татьяна Пичугина.Нобелевскую премию по физиологии и медицине присудили американцам Грегу Семензе, Уильяму Келину и англичанину Петеру Ратклиффу, открывшим молекулярные механизмы приспособления клетки к уровню кислорода. Благодаря этому наука и медицина получили исключительно важные для человечества сведения о причинах возникновения целого ряда заболеваний — инсультов, инфарктов, рака. В чем суть открытия — в материале РИА Новости.

Найти и обезвредить гипоксический фактор

К началу XX века уже было в общих чертах известно, как организм реагирует на изменение уровня кислорода в крови. Если его мало — это состояние называют гипоксией — повышается концентрация гормона эритропоэтина (EPO) и начинают усиленно вырабатываться красные кровяные тельца. Но молекулярный и генетический механизмы этого процесса оставались неясными.

Грег Семенза (Gregg Semenza) из Университета Джона Хопкинса и Петер Ратклифф (Peter Ratcliffe) из Оксфорда установили, что к уровню кислорода чувствительны все клетки организма, а не только клетки почек, где вырабатывается эритропоэтин.

 

© REUTERS / Johns Hopkins Medicine

С 1991 по 2001 год Грег Семенза открыл гипоксией индуцированный фактор и его кислородзависимую деградацию. Это привело к пониманию молекулярных и генетических механизмов борьбы клетки с нехваткой кислорода

В 1991 году Семенза открыл белок, активизирующийся при гипоксии, — так называемый индуцированный гипоксией фактор (hypoxia-inducible factor, HIF). Кроме того, ученый выявил специализированный фактор HIF-1 альфа, регулирующий работу множества генов. Такие молекулы называют транскрипционными. Сейчас известно более ста генов, на функционирование которых так или иначе влияет HIF-1a.

Отслеживать уровень кислорода критически важно, ведь это главный источник энергии клеток. В обычных условиях, когда кислород в норме, в клетках мало белка HIF-1a. Он просто разрушается. Этот называют кислородзависимой деградацией.

Из предыдущих работ было известно, что HIF-1a в обычных условиях несет на себе метку — небольшой кусок белка убиквитина. По ней его распознает протеасома — комплекс белков, перерабатывающих разные ненужные клетке молекулы. Но как возникает метка, было непонятно.

Это выяснил Уильям Келин (William Kaelin), специалист по опухолям, занимавшийся проблемой наследственного заболевания Гиппеля-Линдау (von Hippel-Lindau, VHL), которое повышает риск рака у носителей мутации в гене VHL. Оказалось, что это заслуга белка, вырабатываемого VHL и таким образом запускающего процесс его деградации при нормальном уровне кислорода.

 

20 декабря 2013, 17:45

Ученые нашли причины старения и смогли повернуть его вспять у мышейУченые обнаружили, что на молекулярном уровне ключевую роль в процессе старения играет нарушение координации между геномами ядра клетки и ее митохондрий. Раскоординация начинается с падения уровня фермента никотинамид-аденин-динуклеотида (NAD), который уменьшается с возрастом по неизвестным причинам.