2019.10.07 諾貝爾獎第一發!
﹝The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2019﹞
抱歉各位啦,猴王真的是很久沒更新了!
這篇文竟然這麼久才完成
升上大學太忙惹哈哈
首先來看一下,今年諾貝爾醫學獎的標題:
〈Discoveries of How Cells Sense and Adapt to Oxygen Availability〉
看不懂英文沒關係,這篇文章是中文打的 XD~
分別頒發給三位得主:
William G. Kaelin Jr.──哈佛醫學院教授 (Age: 61)
Sir Peter J. Ratcliffe ──英國醫學家 (Age: 65)
Gregg L. Semenza──美國醫學家美國醫學家 (Age: 62)
回顧生物學的研究史,
不難發現「氧」的重要性絕對是數一數二的,
我們呼吸、代謝需要它,
連地球大氣都有五分之一是它!
既然氧如此重要,
那細胞在缺氧的時候,是怎麼應對的呢?
第一個登場的主角,就是「紅血球生成素」(EPO)
﹝The Hormone Erythropoietin ﹞
由腎臟製造,
顧名思義,就是當細胞缺氧﹝Hypoxia﹞的時候,
它會開始製造更多紅血球﹝Erythropoietin﹞
當Gregg L. Semenza開始研究的時候,
他利用基因改造過的老鼠,
發現了一個特定的DNA片段可以調節細胞缺氧時的反應,
而且就在EPO基因的旁邊!
第二個主角登場──HIF
﹝ HypoxiaI-Inducible Factor﹞
在培養的肝細胞中,
Gregg L. Semenza發現了一個蛋白質複合物,
藉由氧氣依賴性的方式和某個DNA結合,
上面這些事情,都是1995年Gregg L. Semenza發表的論文內容!
當然也順便找到了HIF上面的關鍵基因。
Sir Peter J. Ratcliffe 的團隊同樣也發現了EPO基因的相關機制!
為生物學立下重大的里程碑。
HIF是由兩個不同的DNA結合蛋白﹝DNA-binding proteins﹞組成,
一個叫做 HIF-1α,另一個稱為 ARNT,
統稱「轉錄因子」﹝Transcription Factors﹞。
第三個主角登場──VHL
經由一關關的抽絲剝繭呢,
我們知道 HIF-1α 只有在缺氧時,濃度才會高;
如果氧很充足,細胞中 HIF-1α 的濃度就很低。
那你們有沒有想過,為什麼會這樣,其中的機制是什麼?
﹝猴王:哼哼~這就是神人與凡人的差別﹞
﹝眾:至少我們還是人﹞
﹝猴王:!!!﹞
答案揭曉!
當細胞中的氧濃度是正常的時候,
會有一種蛋白酶﹝proteasome﹞接收到訊號,
指令就是 降解 HIF-1α。
﹝就是把 HIF-1α分解了,導致 HIF-1α 無法累積﹞
這個訊號很特別,中文名字叫做泛素﹝Ubiquitin﹞,
它是一種小蛋白。
主要功能就是標記需要分解掉的蛋白質。
當附有泛素的蛋白質移動到蛋白酶的時候,
蛋白酶接受到訊號,
就會將該蛋白質水解。
那這個時候問題又來了!
泛素是如何用氧依賴性的方式結合 HIF-1α 呢?
當幾位諾貝爾得獎者各自在研究EPO基因調控的時候,
剛好 William G. Kaelin Jr.在研究一種遺傳性疾病,
中文名稱是 逢希伯-林道症候群
Von Hippel-Lindau’s disease (VHL disease)
我知道你們一定沒聽過,大概也記不起來,
背英文名VHL disease 還比較 easy
﹝眾:沒人無聊到會去背這個,只有你這隻猴﹞
﹝猴王:世界真的不友善﹞
藉由這個遺傳性疾病,
發現有 VHL變異的基因,
家族中患特定癌症的機率會大大提升。
換句話說,VHL基因控制著一種能夠預防癌症進攻的蛋白質
當癌細胞缺少 VHL 基因的時候,會異常增高跟缺氧反應有關的基因
當正常有功能的VHL 基因被重新引入癌細胞之後,
這些缺氧反應有關的基因所編碼的蛋白質,又會被回復到正常的表現量。
所以現在已經可以確定,VHL基因和 HIF-1α 有很大的關聯!
﹝圖片來源:The Nobel Prize https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2019/press-release/﹞
所以,了解完整個機制,有沒有覺得其中包含很大的商機?
思考一下除了癌症,還有哪些疾病可以應用在這上面?
跟貧血相關的疾病,對吧?
例如,慢性腎臟病患者,EPO不夠就會導致貧血。
不過,猴王本身是帶有地中海型貧血的,
地中海型貧血出問題的不是EPO,而是血球喔!
大家可不要誤會了!
每一種藥的機制都必須要好好了解才不會釀成大錯喔!
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