Question

【題目】2019年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予在低氧感應方面做出貢獻的科學家。研究發(fā)現(xiàn)合成促紅細胞生成素（EPO）的細胞持續(xù)表達低氧誘導因子（HIF-1α）。 在氧氣供應正常時，HIF-1α合成后很快被蛋白酶體降解；在氧氣供應不足時，HIF-1α不被降解，細胞內(nèi)積累的HIF-1α可促進EPO的合成，使紅細胞增多以適應低氧環(huán)境，相關機理如下圖所示。此外，該研究可為癌癥等諸多疾病的治療提供新思路。

（1）HIF-1α 被徹底水解的產(chǎn)物是_____，被降解所需要的條件有_______。（答出兩個）

（2）如果氧氣供應不足，HIF-1α通過核孔進入細胞核，與其他因子（ARNT）一起與EPO基因上游的調(diào)控序列結(jié)合，增強該基因的_______，使EPO合成和分泌增加。EPO刺激骨髓造血干細胞，使其__________，生成大量紅細胞，從而提高氧氣的運輸能力。

（3）正常情況下，氧氣進入細胞，細胞內(nèi)的HIF-1α在脯氨酸羥化酶的作用下被羥基化，最終被降解。如果將細胞中的脯氨酸羥化酶基因敲除，EPO基因的表達水平會______（填“升高”或“降低”），其原因是______________________________________________。

（4）一些實體腫瘤（如肝癌）中的毛細血管生成滯后，限制了腫瘤的快速發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)皮生長因子能促進血管內(nèi)皮細胞增殖和毛細血管的生成。假設血管內(nèi)皮生長因子的合成與EPO合成的調(diào)節(jié)途徑類似，且有兩個途徑：途徑①相當于圖中HIF—1α的降解過程，途徑②相當于HIF-1α對EPO合成的調(diào)控過程。為了限制腫瘤快速增長，可以通過調(diào)節(jié)途徑①和途徑②來實現(xiàn)，進行調(diào)節(jié)的思路是________________________。

Answer 1

【答案】）氨基酸 正常氧、蛋白酶體、脯氨酸羥化酶等 轉(zhuǎn)錄 增殖分化 升高 HIF—1α無法降解，細胞內(nèi)積累過多，促進EPO基因表達 促進途徑①進行，抑制途徑②進行

【解析】

由題意可知，在常氧條件下，HIF-1α在脯氨酸羥化酶、蛋白酶體的作用下會被降解；在缺氧條件下，HIF-1α會進入細胞核中，與ARNT結(jié)合，可以促進EPO的合成。

（1）HIF-1α可以被蛋白酶降解，說明其化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，故其被徹底水解的產(chǎn)物是氨基酸，由題目信息可知，在常氧條件下，HIF-1α在脯氨酸羥化酶、蛋白酶體的作用下會被降解。

（2）如果氧氣供應不足，HIF-1α會與其他因子（ARNT）一起，增強EPO基因的轉(zhuǎn)錄，使EPO合成和分泌增加。EPO刺激骨髓造血干細胞，使其增值分化，生成大量紅細胞，從而提高氧氣的運輸能力。

（3）如果將細胞中的脯氨酸羥化酶基因敲除，HIF-1α不能被降解，會在細胞內(nèi)積累，會促進EPO基因的表達，故EPO基因的表達水平會升高。

（4）由題意可知，一些實體腫瘤（如肝癌）中的毛細血管生成滯后，會限制腫瘤的快速發(fā)展。故可以通過該促進途徑①進行即血管內(nèi)皮生長因子的降解，抑制途徑②進行及抑制血管生成，從而限制腫瘤快速增長。