حیوانات برای تبدیل غذا 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. و کارین جونیور کشف کردند که چگونه سلول ها می توانند با تغییر در دسترس بودن اکسیژن سازگار شوند. آنها دستگاه 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 مکانیسم یکی از اساسی ترین فرایندهای تطبیقی زندگی را نشان داد. آنها برای درک ما از چگونگی تاثیر اکسیژن بر متابولیسم سلولی و عملکرد فیزیولوژیکی پایه و اساسی 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.

اکسیژن در مرحله مرکزی

اکسیژن 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. اتو واربورگ ، دریافت کننده جایزه نوبل فیزیولوژی پزشکی در سال 1931 ، نشان داد 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. جسم سباتی یا Carotid body، در مجاورت رگ های خونی بزرگ در دو طرف گردن ، دارای سلول های مخصوصی است که میزان اکسیژن خون را حس می کنند. جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی در سال 1938 به کرنیل هیمانز اکتشافاتی اعطا کرد که نشان می دهد چگونه سنجش اکسیژن خون از طریق Carotid body  با برقراری ارتباط مستقیم با مغز ، میزان تنفس ما را کنترل می کند.

فاکتور القاء کننده هیپوکسی یا HIF وارد کار می شود

علاوه بر سازگاری سریع کنترل شده توسط Carotid body 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.


گریگ سمنزا درباره ژن EPO و نحوه تنظیم آن با تغییر میزان اکسیژن را مطالعه کرد. با استفاده از موش های اصلاح شده ژن ، بخش های اختصاصی DNA واقع در کنار ژن EPO نشان داده شد که واسطه پاسخ به هیپوکسی هستند. همچنین تنظیم مقادیر وابسته به O2 ژن  EPO  را مورد مطالعه قرار گرفته است ، و هر دو گروه تحقیقاتی دریافتند که مکانیسم سنجش اکسیژن نه فقط در سلولهای کلیوی که به طور معمول EPO تولید می کنند بلکه تقریباً در تمام بافت ها وجود دارد. این یافته های مهم نشان می دهد که مکانیسم در بسیاری از انواع سلول های مختلف مکانیسم کلی و کاربردی است

در سلول های کبدی کشت یک مجموعه پروتئینی کشف شد که به روش وابسته به اکسیژن به قسمت DNA شناسایی شده متصل می شود. این مجموعه عامل القایی هیپوکسی (HIF) نامیده شد. تلاش های گسترده ای برای تصفیه مجموعه HIF آغاز شد و در سال 1995 ، برخی از یافته های کلیدی از جمله شناسایی ژن های رمزگذاری شده HIF منتشر شد. مشخص شد كه HIF از دو پروتئين متصل كننده به DNA ، به اصطلاح فاكتورهای transcription تشكيل شده است كه اكنون HIF-1α و ARNT نام دارند. اکنون محققان می توانند حل پازل را شروع کنند.

این مقاله ادامه دارد… در مقاله های بعدی به ادامه مطلب پرداخته خواهد شد.

0 0 votes
امتیاز محیط مناسب
0 0 votes
امتیاز کیفیت باشگاه
0 0 votes
امتیاز قیمت مناسب
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments