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 ﹞

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!

 

press-medicine2019-figure1.jpg

﹝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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