Нобелівська премія з медицини 2019: як клітини пристосовуються до коливань рівня кисню

7 жовтня 2019 р Нобелівський комітет оголосили лауреатів премії з фізіології і медицини. Ними стали Вільям Келін (William G. Kaelin), Пітер Реткліф (Peter J. Ratcliff) та Грегг Семенца (Gregg L. Semenza) за дослідження механізмів реакції клітин на наявність або дефіцит кисню

Відомо, що в організмі ссавців при дефіциті кисню підвищується рівень гормону еритропоетину, який виробляється в нирках та стимулює виробництво нових еритроцитів для посилення транспорту кисню в тканини. Проте було незрозуміло, як цей процес запускається та регулюється.

Лауреати Нобелівської премії з фізіології та медицини за 2019 р.: Вільям Келін, Пітер Реткліф і Грегг Семенца (Niklas Elmedhed / Nobel Media)

Грегг Семенца та Пітер Реткліфф незалежно один від одного досліджували, як працює та зокрема яким чином активується ген еритропоетину (ЕРО). Вони знайшли, що кисень регулює роботу гена не тільки в нирках, а й в інших тканинах. Також Семенца знайшов посередника між концентрацією кисню та експресією гена еритропоетину – білковий комплекс hypoxia-inducing factor (HIF), який напряму зв’язується з ДНК. Якщо з киснем в клітині все гаразд, HIF швидко руйнується в цитоплазмі за участі протеасом.

Третій лауреат – Вільям Келін, в свою чергу, знайшов білок, який взаємодіє з HIF у тих випадках, коли він не потрібний – при високих концентраціях кисню в клітинах – та дає сигнал протеасомам на знищення. Келін займався дослідженням спадкової хвороби вон Хіпель-Ліндау (хвороба VHL) та знайшов ген, мутація в якому була причиною високого ризику певних типів раку у пацієнтів з цим діагнозом. Цей ген VHL, як з’ясував Келін, контролював відповідь клітини на гіпоксію: мутація в гені VHL призводила до порушень цієї відповіді та злоякісного переродження клітин. Подальші дослідження показали, що саме VHL взаємодіє з HIF та забезпечує його своєчасне руйнування протеасомами.

Описані механізми пристосування до змін концентрації кисню є універсальними для різних тканин.