Question

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

（1）基因控制HIF—1α 的合成包括_____________兩個過程，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 ___________，通過 _____________（結(jié)構(gòu)）進入細胞核發(fā)揮作用。

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

（4）當(dāng)氧氣水平較低，腫瘤細胞會開啟特定基因發(fā)送信號，誘導(dǎo)新生血管生成為其提供新鮮氧氣，同時也為癌細胞帶來生長和傳播所需的營養(yǎng)物質(zhì)。如果能打破癌細胞的缺氧保護，就有可能抑制癌細胞的生長，甚至殺死癌細胞。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 核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和線粒體 ①降低癌細胞內(nèi)HIF—1α的含量 ②抑制缺氧相關(guān)基因的表達 ③阻斷HIF—1α與ARNT的結(jié)合

【解析】

根據(jù)題意和識圖分析可知，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通過核孔進入細胞核內(nèi)，促進EPO 基因 的表達，而使促紅細胞生成素（EPO）增加，使得細胞適應(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會被分解，故缺氧條件下，HIF—1α含量會增加；通過核孔進入細胞核發(fā)揮作用。

（3）當(dāng)人體處于缺氧狀態(tài)時，促紅細胞生成素（EPO）就會增加，刺激骨髓生成新的紅細胞，并制造新血管， 而紅細胞能夠運輸氧氣。據(jù)此推測，HIF—1α能夠促進EPO基因的表達。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)的細胞器有核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（初步加工）、高爾基體（進一步加工）和線粒體（供能）。

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