جایزه نوبل ۲۰۱۹ چگونه سلولها با در دسترس بودن اکسیژن مطابقت پیدا می کنند و سازگار می شوند

جایزه نوبل ۲۰۱۹ چگونه سلولها با در دسترس بودن اکسیژن مطابقت پیدا می کنند و سازگار می شوند

اسلاید 1: چگونه سلولها با در دسترس بودن اکسیژن مطابقت پیدا می کنند و سازگار می شوند

اسلاید 2: SUMMARY Animals need oxygen for the conversion of food into useful energy. The fundamental importance of oxygen has been understood for centuries, but how cells adapt to changes in levels of oxygen has long been unknown. William G. Kaelin Jr., Sir Peter J. Ratcliffe and Gregg L. Semenza discovered how cells can sense and adapt to changing oxygen availability. They identified molecular machinery that regulates the activity of genes in response to varying levels of oxygen. The seminal discoveries by this year’s Nobel Laureates revealed the mechanism for one of life’s most essential adaptive processes. They established the basis for our understanding of how oxygen levels affect cellular metabolism and physiological function. Their discoveries have also paved the way for promising new strategies to fight anemia, cancer and many other diseases. خلاصهحیوانات برای تبدیل مواد غذایی به انرژی مفید به اکسیژن نیاز دارند. اهمیت اساسی اکسیژن برای قرن ها درک شده است ، اما چگونگی سازگاری سلول ها با تغییرات در سطح اکسیژن از مدت ها قبل ناشناخته است.ویلیام جی. کارین جونیور ، سر پیتر جی. راتکلیف و گرگ L. سمنه کشف کردند که چگونه سلولها می توانند با تغییر در دسترس بودن اکسیژن احساس و سازگار شوند. آنها ماشین آلات مولکولی را شناسایی کردند که فعالیت ژن ها را در پاسخ به سطوح مختلف اکسیژن تنظیم می کند.اکتشافات اصلی توسط برندگان جایزه نوبل امسال سازوکار یکی از اساسی ترین فرایندهای سازگاری زندگی را نشان داد. آنها پایه و اساس درک ما از چگونگی تاثیر اکسیژن بر متابولیسم سلولی و عملکرد فیزیولوژیکی را ایجاد کردند. اکتشافات آنها همچنین راه را برای نوید استراتژی های جدید برای مبارزه با کم خونی ، سرطان و بسیاری از بیماری های دیگر هموار کرده است.

اسلاید 3: Oxygen at center stage Oxygen, with the formula O2, makes up about one fifth of Earth’s atmosphere. Oxygen is essential for animal life: it is used by the mitochondria present in virtually all animal cells in order to convert food into useful energy. Otto Warburg, the recipient of the 1931 Nobel Prize in Physiology or Medicine, revealed that this conversion is an enzymatic process. During evolution, mechanisms developed to ensure a sufficient supply of oxygen to tissues and cells. The carotid body, adjacent to large blood vessels on both sides of the neck, contains specialized cells that sense the bloods oxygen levels. The 1938 Nobel Prize in Physiology or Medicine to Corneille Heymans awarded discoveries showing how blood oxygen sensing via the carotid body controls our respiratory rate by communicating directly with the brain. اکسیژن در مرحله مرکزیاکسیژن با فرمول O2 تقریباً یک پنجم جو زمین را تشکیل می دهد. اکسیژن برای حیات حیوانات ضروری است: از آن توسط میتوکندری موجود در سلولهای حیوانی موجود برای تبدیل مواد غذایی به انرژی مفید استفاده می شود. Otto Warburg، دریافت کننده جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی در سال 1931 ، فاش کرد که این تبدیل یک فرایند آنزیمی است.در طی تکامل ، مکانیسم هایی برای اطمینان از تأمین کافی اکسیژن به بافت ها و سلول ها ایجاد شده است. بدنه ی کاروتید ، در مجاورت رگ های خونی بزرگ در دو طرف گردن ، دارای سلول های تخصصی است که میزان اکسیژن خون را حس می کنند. جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی در سال 1938 به Corneille Heymans برای اکتشافاتی اعطا شد که نشان می دهد چگونه سنجش اکسیژن خون از طریق بدنه ی کاروتید با برقراری ارتباط مستقیم با مغز ، میزان تنفس ما را کنترل می کند.

اسلاید 4: HIF enters the scene In addition to the carotid body-controlled rapid adaptation to low oxygen levels (hypoxia), there are other fundamental physiological adaptations. A key physiological response to hypoxia is the rise in levels of the hormone erythropoietin (EPO), which leads to increased production of red blood cells (erythropoiesis). The importance of hormonal control of erythropoiesis was already known at the beginning of the 20th century, but how this process was itself controlled by O2 remained a mystery. Gregg Semenza studied the EPO gene and how it is regulated by varying oxygen levels. By using gene-modified mice, specific DNA segments located next to the EPO gene were shown to mediate the response to hypoxia.HIF وارد صحنه می شودعلاوه بر سازگاری سریع کنترل شده توسط بدنه کاروتید با سطح اکسیژن کم (هیپوکسی) ، سازگاریهای فیزیولوژیکی اساسی دیگری نیز وجود دارد. یک پاسخ فیزیولوژیکی کلیدی به هیپوکسی افزایش سطح هورمون اریتروپویتین (EPO) است که منجر به افزایش تولید گلبول های قرمز (اریتروپوئیزیس) می شود. اهمیت کنترل هورمونی اریتروپوئزیس در ابتدای قرن بیستم مشخص بود ، اما اینکه چگونه این فرآیند توسط O2 کنترل می شود ، یک رمز و راز باقی مانده است.اکنون گرگ ال‌ سمنزا یکی از برندگان نوبل پزشکی امسال ژن اریتروپویتین و نحوه تنظیم آن با تغییر میزان اکسیژن را مورد بررسی قرار داد.وی با آزمایش بر روی موش‌های اصلاح شده و بخش‌های اختصاصی دی.ان.ای واقع در کنار ژن اریتروپویتین نشان داد که آنها واسطه پاسخ به هیپوکسی هستند.