Hverjir fengu Nóbelsverðlaunin í læknavísindum 2019 og fyrir hvað?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hverjir fengu Nóbelsverðlaunin í læknavísindum 2019 og fyrir hvað?
Allar lífverur þurfa súrefni til þess að vinna orku úr fæðuefnum. Mikilvægi súrefnis hefur verið þekkt öldum saman en það er ekki fyrr en nýlega sem vísindamenn áttuðu sig á því hvernig frumur lífvera laga sig að breytingum á súrefnismagni. Nóbelsverðlaunin í læknisfræði árið 2019 tengjast þessu en þau hljóta þrír vísindamenn fyrir grundvallaruppgötvanir á því hvernig fruman bregst við súrefni og súrefnisskorti. Vísindamennirnir eru William G. Kaelin Jr. við Harvard-háskóla, Sir Peter J. Ratcliffe við Francis Crick-stofnunina í London og Gregg L. Semenza við Johns Hopkins-háskóla.

Súrefni er hverri einustu frumu lífsnauðsynlegt og án þess gætu frumur ekki starfað. Það var stórt skref fyrir þróun lífs á jörðinni þegar frumur fóru að nota súrefni til að knýja áfram efnaverksmiðju sína til orkuframleiðslu. Þessi „nýsköpun“ varð til þess að líf á jörðunni tók stakkaskiptum, heilkjörnungar urðu til, síðar fjölfruma lífverur og einhvern tímann löngu síðar lífverur sem kallast Homo sapiens.

Þegar súrefni varð lykilsameind í orkuframleiðslu lífvera gat margfalt meiri orka myndast við niðurbrot fæðusameinda og lífverur gátu skyndilega farið að gera mun flóknari hluti; búa til flóknar sameindir, senda flókin skilaboð og ýmislegt annað. En þetta skref var einnig því verði keypt að lífverur þurftu að hafa hemil á súrefninu þar sem það getur valdið miklum usla í of miklu magni. Það knýr ekki aðeins áfram orkumyndun heldur getur það einnig myndað ýmis konar skaðlegar sameindir.

Við venjulegar kringumstæður er súrefnisframboð nokkuð stöðugt en þegar súrefni skortir fer viðvörunarkerfi af stað. Þetta viðvörunarkerfi sendir samstundis út skilaboð með sameind sem heitir HIF-1α (H stendur fyrir hypoxia sem þýðir 'lítið súrefni' og IF fyrir inducible factor) inn í kjarna frumunnar um að bregðast við með umbreytingu á efnaskiptum, senda skilaboð um að framleiða fleiri rauð blóðkorn til að flytja súrefni um líkamann og jafnvel að búa til fleiri æðar. Þegar allt er eðlilegt framleiðir fruman sameindina HIF-1α og eyðileggur hana samstundis aftur. Það sem eyðileggur HIF-1α er ensím sem knúið er áfram af súrefni. Þegar súrefni lækkar í frumunni hættir hún að eyðileggja HIF-1α sem þá ferðast inn í kjarnann og sendir hættuskilaboðin um súrefnisskort. Það eru margir leikendur í þessari skilaboðakeðju og vitað er að gallar (meðal annars stökkbreytingar) geta valdið sjúkdómum. Þar má meðal annars nefna stökkbreytingar í genunum sem skrá fyrir súrefnis-skynjunarensímin (EGLN1-3) en slíkir gallar tengjast myndun á of mikið af blóðrauða (rauðum blóðkornum). Einnig veldur stökkbreyting í geninu VHL aukinni hættu á krabbameinum (í nýrum og fleiri líffærum), en VHL tekur einmitt þátt í niðurbroti HIF-1α.

Vísindamenn hafa uppgötvað að sum (sennilega mörg) krabbamein hafa truflun í þessu kerfi. Þau fara að hegða sér eins og þau séu stöðugt undir súrefnisskorti. Þetta leiðir til þess að æxlið fer að búa til æðar og fær þannig blóð til vaxtar. Þau breyta einnig efnaskiptum sínum, en skilningur á þeim flóknu breytingum skiptir verulegu máli fyrir krabbmeinsfrumuna.

Það hefur einnig verið uppgötvað að í sumum þjóðflokkum sem búa mjög hátt og því við viðvarandi súrefnisskort, eru erfðabreytileikar í þessu súrefnisskynjunarkerfi sem valda því að þau framleiða meiri blóðrauða heldur en við flest hin.

Rannsóknir þeirra Kaelin, Ratcliffe og Semenza á því hvernig súrefnismagn hefur áhrif á efnaskipti og lífeðlisfræðilega starfsemi eru taldar geta leitt til nýrra aðferða til þess að takast á við krabbamein, blóðleysi og fleiri sjúkdóma.

Myndir:

• Speaking of Research. (Sótt 23.10.2019).
• Red Blood Cell.jpg - Wikimedia Commons. (Sótt 23.10.2019).

...