10月7日下午，想必不少人被2019年諾貝爾生理學與醫(yī)學獎刷屏了。

今年的獲獎者是3位分別來自英國和美國的科學家，威廉·凱林（William G. Kaelin Jr.）、彼得·拉特克利夫（Sir Peter J. Ratcliffe） 、格雷格·塞門扎（Gregg L. Semenza），以表彰他們在“在細胞如何感知和適應供氧環(huán)境變化”方面的獲得的決定性研究成果和卓越貢獻。

來源：www.nobelprize.org

不過，很多人看了一些解讀，可能仍然一頭霧水：什么是氧感知通路？這個研究能應用到疾病治療上嗎？

今天，騰訊醫(yī)典就用通俗的方法，給大家講講今年諾獎的主角——氧氣，和缺氧誘導因子HIF(Hypoxia-inducible factors) 的故事。

如果人體是一座城市，我們的細胞就是城市里的市民。每個市民都要用電（也就是能量）才能正常生活。但他們并不靠外界供電，而是每個市民家里都有一個發(fā)電機（線粒體），可以自己“發(fā)電”。發(fā)電機的燃料是葡萄糖，但所有的燃料都要靠氧氣才能助燃。所以，市民們需要源源不斷的氧氣，才能生存下來。

我們的血管就像一條條四通八達的道路，路上開著很多給“市民”運送氧氣的“小卡車”——它們就是血液里的紅細胞。紅細胞從“氧氣工廠”肺泡那里獲得氧氣，再把氧氣送到千家萬戶。

不過，氧氣太多和太少都不利于市民正常生活。

在外界環(huán)境低氧的情況下，市民們會慢慢開始缺氧，于是都開始“呼叫送氧車”。紅細胞“送氧車”明顯不夠用了，需要造出更多的紅細胞才能周轉。怎么辦呢？

這時候，“紅細胞造車廠”的造車工人——促紅細胞生成素（EPO），就開始加班加點地指揮“造車”了。

格雷格·塞門扎和彼得·拉特克利夫的團隊都發(fā)現，在“造車廠廠長”——EPO基因的旁邊還有一個DNA片段。它就像一個市場情報員，外面缺一旦缺氧，它很快就能知道，然后迅速和廠長開會，組織造車工人們加班生產。

但這段DNA是如何感應到缺氧和氧氣充足的呢？

這時候，一個重要的蛋白質組合——缺氧誘導因子HIF閃亮登場了。這個組合里有2名成員，一個叫HIF-1α，另一個叫HIF-1β（它還有一個藝名，ARNT）。

今天要講的主要是HIF-1α。

它就像一個可以自由移動、通風報信的“傳感器”，作用很簡單，卻很重要：

• 當氧含量很低的時候，傳感器的數量就會增加，市場情報員收到一堆傳感器就知道，“這邊氧氣有點少，要多造點車”；

• 而當氧含量比較充足的時候，它就被當成“廢舊塑料”回收降解掉了。市場情報員沒收到傳感器，就不會增加生產量。

那么，HIF-1α傳感器是被誰“回收”的呢？

這就不得不提到威廉·凱林的發(fā)現了。

他當時正在研究一種叫VHL綜合征的遺傳病。這種病是由VHL基因突變引起的，帶有這種遺傳基因的家族，患上某些腫瘤（如腦血管母細胞瘤、視網膜血管母細胞瘤）的風險會明顯升高。

他發(fā)現，這類患者的癌細胞里缺乏VHL基因，而專門生產“傳感器”的缺氧調節(jié)基因卻多得不正常。本來外面不缺氧，HIF-1α傳感器卻成堆成堆地放了出來，也沒人回收。

市場情報員收到“缺氧”的錯誤情報，于是“造車工人”促紅細胞生成素、“修路工人”血管內皮生成素都開始加班，紅細胞、新血管大量生成，大批大批的氧氣被送到了癌細胞身邊。

而VHL基因表達的蛋白質VHL就像“城管”，一旦有它在，就能阻止這些“違建工程”，從而抑制癌癥的發(fā)生。

那么VHL是怎么工作的呢?

緊接著，拉特克利夫的團隊又有了關鍵的發(fā)現：在氧含量正常的情況下， VHL城管會親自出馬，直接參與HIF-1α傳感器的“環(huán)保回收行動”。