Question

【題目】2019 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予 Kaelin、Ratcliffe 和 Semenza，以表彰他們革命性地發(fā)現(xiàn)讓人們理解了細(xì)胞在分子水平上感受氧氣的基本原理，他們主要是對(duì)缺氧誘導(dǎo)因子 HIF — 1α 水平調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)行了深入研究。正常氧條件下，HIF — 1α 會(huì)被蛋白酶體降解；缺氧環(huán)境下，HIF — 1α 能促進(jìn)缺氧相關(guān)基因的表達(dá)而使細(xì)胞適應(yīng)低氧環(huán)境，作用機(jī)制如下圖所示。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：

（1）基因控制HIF—1α 的合成包括_____________兩個(gè)過(guò)程，據(jù)圖所知HIF—1α 被降解所需要的條件有脯氨酸羥化酶、蛋白酶體和_________________________________。

（2）缺氧條件下，HIF—1α 含量會(huì) ___________，通過(guò) _____________（結(jié)構(gòu)）進(jìn)入細(xì)胞核發(fā)揮作用。

（3）當(dāng)人體處于缺氧狀態(tài)時(shí)，促紅細(xì)胞生成素（EPO）就會(huì)增加，刺激骨髓生成新的紅細(xì)胞，并制造新血管， 而紅細(xì)胞能夠運(yùn)輸氧氣。據(jù)此推測(cè)，HIF — 1α，能夠 _______（選填“促進(jìn)”或“抑制”）EPO 基因 的表達(dá)。已知 EPO 是一種糖蛋白類激素，在 EPO 合成和分泌有關(guān)的細(xì)胞器有 ____________。

（4）當(dāng)氧氣水平較低，腫瘤細(xì)胞會(huì)開啟特定基因發(fā)送信號(hào)，誘導(dǎo)新生血管生成為其提供新鮮氧氣，同時(shí)也為癌細(xì)胞帶來(lái)生長(zhǎng)和傳播所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。如果能打破癌細(xì)胞的缺氧保護(hù)，就有可能抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，甚至殺死癌細(xì)胞。結(jié)合以上內(nèi)容，提出治療癌癥的一種新策略：_____________________。

Answer 1

【答案】轉(zhuǎn)錄和翻譯 正常氧、VHL 增加 核孔 促進(jìn) 核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和線粒體 ①降低癌細(xì)胞內(nèi)HIF—1α的含量 ②抑制缺氧相關(guān)基因的表達(dá) ③阻斷HIF—1α與ARNT的結(jié)合

【解析】

根據(jù)題意和識(shí)圖分析可知，在正常氧條件下，HIF — 1α在脯氨酸羥化酶、蛋白酶體和VHL的作用下被降解；而在缺氧條件下，HIF — 1α通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，促進(jìn)EPO 基因 的表達(dá)，而使促紅細(xì)胞生成素（EPO）增加，使得細(xì)胞適應(yīng)低氧環(huán)境。

（1）根據(jù)題圖：HIF—1α能被蛋白酶降解，故其成分為蛋白質(zhì)，被徹底水解的產(chǎn)物是氨基酸；圖中其被降解所需要的條件有正常氧、脯氨酸羥化酶、VHL和蛋白酶體。

（2）圖中正常氧條件下，HIF—1α會(huì)被分解，故缺氧條件下，HIF—1α含量會(huì)增加；通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞核發(fā)揮作用。

（3）當(dāng)人體處于缺氧狀態(tài)時(shí)，促紅細(xì)胞生成素（EPO）就會(huì)增加，刺激骨髓生成新的紅細(xì)胞，并制造新血管， 而紅細(xì)胞能夠運(yùn)輸氧氣。據(jù)此推測(cè)，HIF—1α能夠促進(jìn)EPO基因的表達(dá)。已知 EPO 是一種糖蛋白類激素，屬于分泌蛋白，與EPO合成和分泌有關(guān)的細(xì)胞器有核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（初步加工）、高爾基體（進(jìn)一步加工）和線粒體（供能）。

（4）當(dāng)氧氣水平較低，腫瘤細(xì)胞會(huì)開啟特定基因發(fā)送信號(hào)，誘導(dǎo)新生血管生成為其提供新鮮氧氣，同時(shí)也為癌細(xì)胞帶來(lái)生長(zhǎng)和傳播所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，故可抑制缺氧相關(guān)基因的表達(dá)，打破癌細(xì)胞的缺氧保護(hù)，就有可能抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，甚至殺死癌細(xì)胞，還可以通過(guò)降低癌細(xì)胞內(nèi)HIF—1α的含量，阻斷HIF—1α與ARNT的結(jié)合來(lái)完成。