Нобелевскую премию по медицине присудили за исследования реакции клеток на кислород

В отсутствие кислорода в организме млекопитающих почки выбрасывают в кровь эритропоэтин. Это гормон, который стимулирует производство новых эритроцитов для транспорта кислорода. Однако как именно клетки чувствуют, достаточно ли им кислорода, долгое время оставалось неизвестным.

Грегг Семенца (Gregg Semenza) изучал ген эритропоэтина и то, как его работа запускается в ответ на гипоксию. Питер Рэтклифф (Peter Ratcliffe) независимо от него тоже занимался исследованием этого гена, и вместе они обнаружили, что кислород регулирует его экспрессию в самых разных тканях организма, а не только в почках, как можно было предположить изначально. В попытках найти посредника между концентрацией кислорода и экспрессией гена эритропоэтина, Семенца обнаружил HIF— hypoxia-inducible factor — белковый комплекс, который связывается с ДНК напрямую.

Когда кислорода в клетках достаточно, HIF неактивен и быстро деградирует в цитоплазме клетки. Уничтожением его занимаются протеасомы — белковые машины, за открытие которых Нобелевскую премию присудили в 2004 году. Они расщепляют белки, на которых появляется убиквитиновая метка. И здесь проявил себя третий лауреат этого года, Уильям Келин (William Kaelin). Он изучал болезнь Гиппеля-Линдау — генетическое заболевание, при котором чаще развиваются некоторые типы рака. Келин обнаружил, что в раковых клетках часто повышена экспрессия генов, связанных с гипоксией. Болезнь Гиппеля-Линдау связана с мутацией в гене VHL. Келин выяснил, что белок VHL входит в состав протеасомы и участвует в убиквитинировании и, следовательно, расщеплении HIF.

Механизм, с помощью которого клетки реагируют на концентрацию кислорода, играет роль в развитии разных болезней человека. Например, пациенты с почечной недостаточностью страдают от анемии, поскольку почки не справляются с производством эритропоэтина. А многие опухоли, напротив, производят избыточное количество белков, связанных с гипоксией, чем стимулируют рост сосудов. Детальное понимание сигнального каскада, который лежит в основе этих событий, может помочь в разработке лекарств для усиления или подавления ответа на гипоксию в клетках.

Источник https://nplus1.ru, https://www.nobelprize.org