每日一问 | 细胞如何感受氧气？

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氧气是一切需氧生物生存的基本条件，因此生物体必然存在感受氧气的信号识别系统，细胞和机体对氧气浓度的识别也必然是生命的最基本功能，也就是说细胞必然存在氧气的感受器，不过生物学家对氧气感受的认识是最近10年才逐渐清楚。研究发现这种氧气的感受器并不是感受氧气而是感受低氧，其实感受本质上是识别的信息变化，这也完全可以理解。

上世纪90年代，威廉·凯林和格雷格·塞门扎革命性地发现让人们理解了细胞在分子水平上感受氧气的基本原理，他们主要是通过对低氧诱导因子HIF水平调节机制的深入研究。在低氧条件下，许多细胞内HIF水平增加，HIF是低氧相关基因的转录因子，能促进各种应对低氧的基因表达，在肿瘤发生、血管增殖、无氧代谢等细胞基本代谢调节中的核心事件。HIF在细胞内被泛素化后经过蛋白酶水解，HIF泛素化的条件是需要脯氨酸羟化，脯氨酸羟化需要脯氨酸羟化酶，羟化本质上是氧化，脯氨酸羟化酶需要氧气作为底物，缺乏氧气脯氨酸羟化酶就无法发挥作用，导致HIF泛素化水解的失效，结果是这种蛋白在细胞内积聚。这些研究证明，脯氨酸羟化酶就是细胞内氧气的感受器。这种让人们对生命现象，尤其是对生物感受氧的分子机制的知识，绝对属于世纪贡献。

来源：赛先生、环球科学

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