В Стокгольме назвали лауреатов Нобелевской премии в области физиологии и медицины за 2019 год. Ими стали профессор Гарвардской медицинской школы Уильям Келин-младший, профессор Оксфордского университета сэр Питер Ретклифф, профессор Университета Джонса Хопкинса Грегг Семенца за исследование того, "как клетки чувствуют доступность кислорода и адаптируются к нему".

Ученые "определили молекулярный механизм, регулирующий активность генов в ответ на различные уровни кислорода", говорится в заявлении Королевского Каролинского медико-хирургический институт Стокгольма. Своим открытием ученые проложили путь к многообещающим новым стратегиям борьбы с анемией, раком и многими другими заболеваниями.

Животным нужен кислород для превращения пищи в полезную энергию. На примере гипоксии, когда физиологическим ответом на нехватку кислорода является повышение уровня гормона эритропоэтина (ЭПО), что приводит к увеличению продукции эритроцитов (эритропоэз). Важность гормонального контроля эритропоэза была известна еще в начале 20-го века, но как сам этот процесс контролировался O₂, оставалось загадкой.

Грегг Семенца изучал ген эритропоэтина и запуск его работы в ответ на гипоксию – кислородное голодание. Питер Рэтклиф независимо от него также изучал работу этого гена (последовательность нуклеотидов ДНК). Им удалось выяснить, что кислород регулирует его экспрессию (процесс, при котором наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт – РНК или белок) в самых разных тканях организма, а не только в почках. Во время поиска посредника между накоплением кислорода и экспрессией гена эритропоэтина Семенца обнаружил белковый комплекс, который связывается с особым сегментом ДНК. Он назвал этот комплекс индуцируемым гипоксией фактором (Hypoxia-inducible factor — HIF). Было установлено, что HIF состоит из двух различных ДНК-связывающих белков, так называемых факторов транскрипции, которые теперь называются HIF-1α и ARNT. Когда в клетках достаточно кислорода, HIF неактивен и быстро деградирует в цитоплазме клетки. Его уничтожают протеасомы – белковые машины.

Уильям Келин, изучая болезнь Гиппеля-Линдау (генетическое заболевание, при котором чаще развиваются некоторые типы рака), обнаружил, что в раковых клетках часто повышена экспрессия генов, связанных с гипоксией. Болезнь Гиппеля-Линдау связана с мутацией в гене VHL (сокр. от нем. Von Hippel–Lindau). Келин выяснил, что белок VHL входит в состав протеасомы и кодирует белок, который предотвращает возникновение рака. У. Келин также показал, что раковые клетки, лишенные функционального гена VHL, экспрессируют аномально высокие уровни генов, регулируемых гипоксией; но, когда ген VHL вводят в раковые клетки, восстанавливается нормальная экспрессия генов. В дальнейшем оказалось, что VHL является частью комплекса, маркирующего белки убиквитином. Затем П. Рэтклифф и его исследовательская группа сделали ключевое открытие, продемонстрировав, что VHL может физически взаимодействовать с HIF-1α, обеспечивая его разложение при нормальных уровнях кислорода. В дальнейшем было показано, что функция активации гена HIF-1α регулируется кислород-зависимым гидроксилированием. Данный механизм исследуют в связи с разработкой лекарств, которые могут воздействовать на различные болезненные состояния, активируя или блокируя чувствительный к кислороду механизм.

Справочная информация.
Премию в области физиологии и медицины присуждает Королевский Каролинский медико-хирургический институт Стокгольма, в его Нобелевскую ассамблею входит 50 человек. В общей сложности Нобелевская премия по медицине вручалась 109 раз, ее лауреатами до 2018 года включительно становились 216 человек.

Размер Нобелевской премии, как и в предыдущие два года, составит 9 миллионов шведских крон (в пересчете около 830 тысяч евро). Вручение наград, по традиции, состоится в Стокгольме и Осло в день смерти Альфреда Нобеля 10 декабря.

По материалам www.nobelprize.org.