​Нобелевскую премию по физиологии и медицине в этом году получили Уильям Келин, Грегг Семенца и сэр Питер Рэтклиф за исследования того, как клетки адаптируются к недостатку кислорода. Мы попросили заведующего лабораторией геномной и белковой инженерии Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН доктора биологических наук Дмитрия Олеговича Жаркова рассказать, чем важен этот механизм.

«Все дышат кислородом. Примерно миллиард лет назад жизнь переключилась на этот вид энергетического обмена, и с тех пор все процессы, которые связаны с дыханием, стали жизненно важными. Когда кислород неравномерно распределен по всему организму, крайне важно регулировать процессы, которые его используют», — поясняет Дмитрий Жарков. 
При низком содержании кислорода в организме млекопитающих почки выбрасывают в кровь эритропоэтин. Это гормон, который стимулирует производство новых эритроцитов для транспорта кислорода. То, как именно клетки чувствуют, достаточно ли им кислорода, долго оставалось неизвестным. 

Грегг Семенца изучал ген эритропоэтина и то, как его работа запускается в ответ на гипоксию. Этот гормон регулирует выработку эритроцитов и в конечном итоге содержание гемоглобина в крови. В попытках найти посредника между концентрацией кислорода и экспрессией гена эритропоэтина, ученый обнаружил белковый комплекс (HIF — hypoxia-inducible factor), который связывается с ДНК напрямую. 
 
Питер Рэтклифф, независимо от Семенцы, тоже занимался исследованием гена эритропоэтина, и вместе они обнаружили, что кислород регулирует его экспрессию в самых разных тканях организма, а не только в почках, как можно было предположить изначально.
Уильям Келин обнаружил, что в раковых клетках часто повышена экспрессия генов, связанных с гипоксией. Болезнь Гиппеля — Линдау связана с мутацией в гене, белок которого участвует в расщеплении HIF. 
«Безусловно, лауреаты сделали ценное открытие. Механизм, с помощью которого клетки реагируют на концентрацию кислорода, влияет на развитие разных болезней у человека. Например, пациенты с почечной недостаточностью страдают от анемии, поскольку именно в почках вырабатывается эритропоэтин. А производство гормона регулируется при помощи механизмов, которые открыли лауреаты», — прокомментировал ученый.
Регуляция ответа на гипоксию очень важна и для борьбы с онкологическими заболеваниями. Когда опухоли достигают определенного размера, им не хватает кислорода для дальнейшего активного роста, и они запускают механизмы, стимулирующие рост кровеносных сосудов. Соответственно, если прервать этот процесс в самом начале, сосуды прорастать не смогут, и рост опухоли тормозится. Детальное понимание того, что лежит в основе этих процессов, уже используется в разработке новых лекарств для усиления или подавления ответа на гипоксию в клетках. 
 
Аналогичная ситуация наблюдается с дегенерацией сетчатки при старческой слепоте. Из-за возрастных изменений тканям начинает не хватать кислорода, и кровеносные сосуды прорастают в сетчатку. В результате светочувствительность нарушается. Это тоже одна из потенциальных областей применения открытия: можно разработать лекарства, которые будут подавлять в глазу рост сосудов в нежелаемом месте. 

По словам Дмитрия Жаркова, в СО РАН ведутся очень интересные работы по животным моделям, которые гиперчувствительны к кислороду. Например, в лаборатории молекулярных механизмов старения ФИЦ «Институт цитологии генетики СО РАН» есть модель крыс, которая была получена еще несколько десятков лет назад. По неизвестным пока механизмам из-за окислительного стресса у них происходит ускоренное старение и болезни, которые у человека ассоциированы со старостью. А в лаборатории геномной и белковой инженерии Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН исследуют опасность кислорода — окислительный стресс и связанные с ним повреждения ДНК.
 
«Наука в Сибири»

Похожие новости

  • 15/11/2019

    Александр Чернявский: сильным и энергичным людям не всегда получается найти общий язык друг с другом

    ​АЛЕКСАНДР ЧЕРНЯВСКИЙ, хирург с 35-летним стажем, в этом году начал исполнять обязанности руководителя клиники Мешалкина. В интервью «Континенту Сибирь» он рассказал о том, как клиника сумела преодолеть проблемы, с которыми столкнулась в этом году, и как планирует работать дальше.
    161
  • 19/09/2017

    Дмитрий Жарков - об инженерии живых организмов

    Вокруг генномодифицированных организмов много дискуссий. Тем, как ГМО делает из людей яйцеголовых пришельцев и гуманоидов, человечество пугают всевозможные футурологи. Между тем, уверен научный руководитель САЕ (стратегические академические единицы) "Синтетическая биология" Новосибирского государственного университета заведующий лабораторией белковой инженерии, чемпион Росcии по "Что? Где? Когда?", автор единственной в журнале Nature статьи про Козьму Пруткова Дмитрий Жарков, не все эти мифы соответствуют действительности.
    960
  • 04/03/2016

    Ольга Лаврик: политический кризис - не помеха для взаимодействия ученых

    ​За большой вклад в укрепление научного сотрудничества между Россией и Францией  заведующей лабораторией Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН члену-корреспонденту РАН, профессору Ольге Ивановне Лаврик  было присвоено звание кавалера ордена Академических пальм.
    2459
  • 01/06/2017

    Владимир Рихтер: только одна из десяти тысяч молекул становится лекарством

    Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН (ИХБФМ, ранее - Новосибирский институт биоорганической химии) был сформирован в 1984 г. на базе отдела биохимии Новосибирского института органической химии СО РАН.
    1498
  • 22/01/2018

    Ученые ИЦиГ СО РАН рассказали о депрессивном геноме

    Аcademcity.org уже рассказывал, что ученые Института цитологии и генетики СО РАН и Института клинической и экспериментальной лимфологии СО РАМН провели комплексное исследование влияния хронического социального стресса на организм.
    1107
  • 12/06/2019

    Иммуноглобулин без донорской крови: разработка новосибирских учёных

    Все знают, что в случае укуса клеща не привитому от клещевого энцефалита человеку нужно ввести иммуноглобулин. Однако сывороточный иммуноглобулин, который используется сейчас, имеет ряд серьёзных ограничений.
    666
  • 21/03/2018

    Иркутские учёные синтезировали вещество, защищающее от вируса H1N1

    К работе над новым соединением сотрудники Иркутского института химии им. А.Е.Фаворского Сибирского отделения РАН приступили в 2013 году, а четыре месяца назад они получили патент на способ его получения.
    737
  • 14/10/2019

    Вариации репарации: на что способен наш геном?

    ​Знаете ли вы, что в геноме одной человеческой клетки возникают более 20 тысяч повреждений в день? Все это ведет к развитию различных заболеваний и преждевременному старению. Сразу же хочется абстрагироваться от такой неприятно впечатляющей информации и настроиться на хорошее.
    111
  • 22/12/2015

    Ученые из Института химической биологии и фундаментальной медицины создают "антибиотики будущего"

    ​К окончанию мегагранта, направленного на создание лаборатории под руководством нобелевского лауреата Сиднея Альтмана, ИХБФМ СО РАН подходит с набором перспективных для дальнейших исследований агентов - олигонуклеотидов.
    2705
  • 21/07/2016

    Чума где-то рядом: комментарий эксперта

    ​Когда слышишь словосочетание  «бубонная чума», в голове сразу же всплывают страшные эпидемии средневековья. «Как хорошо, что мы живём в XXI веке, и такое уже не грозит», — думается нам. Между тем, как показал недавний случай на Алтае, болезнь ближе, чем кажется.
    2450