诺贝尔生理学奖中，细胞是如何感知和适应环境含氧量的？

2019年，诺贝尔生理学或医学奖授予了威廉·卡林、彼得·拉特克利夫爵士和格雷格·塞门扎。自从现代生物学出现以来，人们就知道维持生命需要氧气；然而，细胞如何适应氧供应变化的分子机制仍不清楚。

现在我们来介绍一下这个机制:当动物细胞周围的氧气水平发生变化时，它们的基因表达会发生根本性的变化。

这些基因表达的变化改变了细胞代谢、组织重塑，甚至改变了身体的反应，如心率和通气次数的增加。20世纪90年代初，Gregg Semenza发现了一种调节这些氧依赖反应的转录因子，并在1995中对其进行了纯化和克隆。他把这种因子称为缺氧诱导因子，说明它由两部分组成:一部分是对氧敏感的新分子HIF-1α；另一种是非氧调节蛋白，以前被鉴定和表达为ARNT。

小威廉·凯琳在1995参与了冯。

Hippel-Lindau肿瘤抑制基因的研究，在分离出该基因的第一个全长克隆后，发现该基因能抑制VHL突变致瘤细胞系的肿瘤生长。在1999中，ratcliffe证明了VHL和HIF-1α之间的关系:VHL(遗传性肾癌基因)监督HIF-1α的转座后和氧敏感降解。

最后，Kaelin和ratcliffe团队还证明了VHL调控HIF-1α后的易位和氧敏感降解依赖于羟基化，* * *本身的化合价修饰依赖于氧。通过三位获奖者的工作证明，基因表达对氧变化的反应与动物细胞中的氧水平直接相关，这使得细胞通过HIF转录因子的作用立即对氧化反应。

在18的70年代早期，瑞典科学家卡尔·舍勒(carl scheele)计算出大约四分之一的空气体积是氧气，氧气是大气中帮助物质燃烧的成分。这本书最终在1777年出版(舍勒，1777)。与此同时，在英国，约瑟夫·普利斯特列也发现了一种净化这种未知气体的方法，这种方法被称为“去磷空气”(Priestley，1775)。安托万·拉瓦锡、舍勒和普里斯特利同时在巴黎进行了分离这种物质的实验，拉瓦锡给这种气体起了一个我们今天知道的名字:氧气(拉瓦锡，1777)。

在氧化反应中，氧气是动物生命所必需的，氧化反应促进食物中的营养物质转化为三磷酸腺苷。事实上，确定细胞可用的氧气量是控制新陈代谢的一个关键方面。比如1858，路易·巴斯德第一个证明了动物细胞对氧的利用存在复杂的平衡，细胞利用各种方式完成能量转换(巴斯德，1858)。氧气感应机制是由两位诺贝尔奖获得者在75年多前揭示的:奥托·沃伯格在1931年发现了细胞呼吸酶，科内耶·海曼在1938年发现了神经系统对呼吸氧气的反应。然而，在20世纪的大部分时间里，人们还不清楚对氧流量的适应是如何在基因表达的基本水平上受到调节的。