Dana-Farber Cancer Institute의 William G. Kaelin Jr., Oxford University의 Peter J. Ratcliffe 및 Johns Hopkins University의 Gregg L. Semenza는 오늘 아침 생물 생존에 가장 중요한 적응 메커니즘 중 하나에 대한 연구를 위해 2019 년 노벨 상을 수상했습니다. 세 과학자들은 별도의 기여를 통해 세포가 산소의 이용 가능성을 어떻게 감지하고 반응하는지 밝혀 냈으며, 주요 성분 복합 유기체가 움직이고 조직을 만들고 다양한 작업을 수행해야합니다.
산소 수준은 크게 변동 할 수 있습니다. 자연적으로 더 높은 고도에서 튀어 나오지만 운동 중에도 신체의 다른 곳에 떨어지면서 활성 근육으로 홍수가납니다. 조직에서, 산소 농도는 또한 상처와 주위의 빠르게 감소 할 수 있습니다. 산소가 급증하거나 플럼 메트가되면 세포는 그에 따라 신진 대사를 적응시켜야합니다.
그들은 노벨위원회가“우아한 스위치”라고 부르는 것과 함께 그렇게합니다. 수십 년 동안 과학자들은 저 산소 조건에서 신장이 EPO (Erythropoietin)라는 호르몬을 분비하여 산소 수준을 정상으로 되돌리기 위해 적혈구 생산을 향상 시킨다는 것을 알고있었습니다. 그러나 1990 년대까지 연구원들이 신체가 그렇게하는 방식을 어떻게 알지 못하게하기 시작했습니다.
Semenza, Ratcliffe 및 Kaelin이 들어온 곳입니다. Semenza는 Hormone의 발현에 관여하는 것처럼 보이는 EPO 유전자 근처에 위치한 DNA 섹션을 지적했으며, 그가 암호화 한 단백질 복합체를 분리했습니다. 산소 수준이 떨어지면, 그는 단백질 (hypoxia- 유도 성 인자)이 생성되어 세포에서 축적된다는 것을 발견했다. 이것은 EPO의 유전자를 포함하여 수많은 산소에 민감한 유전자를 유도하여 작용을 시작합니다.
반면에, 주위에 충분한 산소가있을 때, HIF는 열화되고, 캐스케이드는 트랙에서 멈 춥니 다. Ratcliffe와 Kaelin은 독립적으로 분해를 가능하게하는 일련의 반응과 산소가 너무 낮아질 때 세포가 이러한 반응을 방지하는 방식을 묘사했습니다.
.Semenza는 노벨상 상을 수상한 후 전화 인터뷰에서 기자들에게“우리는 적혈구 생산이 어떻게 규제되는지에 대한 매우 구체적이고 제한된 질문을 연구하기 시작했습니다. “그리고 그곳에서 그것은 많은 생리학 및 의학 영역으로 확장되었습니다. 정말 놀랍습니다.”
Ratcliffe는 인터뷰에서“우리는 EPO 규정의 문제를 제시했는데, 이는 틈새 지역으로 보였을 것입니다. "거의 모든 발견 과학과 마찬가지로 그 영향은 나중에 분명해집니다."
오늘의 발표에서 알 수 있듯이 다른 연구자들에게는 그 영향이 사라지지 않았습니다. 사우스 웨일즈 대학의 데미안 베일리 (Damian Bailey)는“저는 생리 학자로 일하고 있기 때문에 산소는 세계에서 가장 중요한 분자입니다. “저산소증-유도 성 요소 경로를 발견하면 세포가 산소가 적거나 산소가 낮은 방법에 대한 근본적인 질문에 대답하고 궁극적으로 세포, 조직 및 인체 신체가 적응할 수있는 방법에 대한 답변을 얻었습니다. 큰 영향을 미치는 중요한 근본 연구입니다.”
과학자들은 이제 빈혈, 뇌졸중, 암 및 산소 수준이 중요한 것으로 보이는 기타 상태의 치료 개발 에서이 기계를 목표로합니다.
아마도 마찬가지로이 메커니즘 (또는 적어도 훨씬 간단한 버전)은 오늘날 지구의 삶이 어떻게 보이는지에 대한 책임이 있다는 것입니다. 수억 년 전, 생명은 주로 미생물 유기체에서 동물을 포함하는 다양한 배열로 변형되었습니다. 이 생물들은 환경에서 상승 수준의 산소에 적응해야했으며, 과학자들은 이제 HIF 단백질이 그 과정에서 가지고있는 역할을 조사하고 있습니다. 일부 연구자들은이 메커니즘이 동물의 고도로 전문화 된 조직을 형성하고 줄기 세포 개체군을 유지하며 새로운 서식지로 확장하는 능력을 포함하여 동물이 당연한 복잡성으로 점프하는 방법의 근본에 놓여질 수 있다고 생각합니다.
.유기체가 산소를 다루는 방법은 실제로 수십억 년 동안 진화의 중추적 인 요소였습니다. 케임브리지 대학교의 대사 생리학 연구원 인 앤드류 머레이 (Andrew Murray)는“처음에는 산소가 독성에서 생리학의 중요한 부분이되는 것까지 산소가 바로 생명체에서 근본적인 전환을 겪고있다. "물론, 최신 과제는 산소 공급의 변동에 반응하는 것입니다. 이것이 바로이 [Nobel-Awarded] 작업이 보여준 것입니다."
.그리고 항상 그렇듯이 진화는 계속됩니다. 머레이는 지난 10,000 년 동안 티베트 고원에 고유 한 사람들은 적혈구의 과잉 생산을 억제함으로써 높은 고도 (및 낮은 산소 수준)에서 생존하는 데 도움이되는 변형 인 HIF와 상호 작용하는 요인 중 하나에 대한 유전자 변이를 가지고 있다고 지적했다. 머레이는“이것에 대한 흥미로운 점은 이것이 인간의 진화라는 것입니다. "이것은이 작업이 얼마나 근본적인 지, 그리고 삶이 번성하는 방법을 이해하기 위해 얼마나 근본적인지를 보여줍니다.
이 기사에는 Elena Renken의 공헌이 포함됩니다.
