Question

【題目】2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予在低氧感應(yīng)方面做出貢獻(xiàn)的科學(xué)家。研究發(fā)現(xiàn)合成促紅細(xì)胞生成素（EPO）的細(xì)胞持續(xù)表達(dá)低氧誘導(dǎo)因子（HIF-1α）。 在氧氣供應(yīng)正常時(shí)，HIF-1α合成后很快被蛋白酶體降解；在氧氣供應(yīng)不足時(shí)，HIF-1α不被降解，細(xì)胞內(nèi)積累的HIF-1α可促進(jìn)EPO的合成，使紅細(xì)胞增多以適應(yīng)低氧環(huán)境，相關(guān)機(jī)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(gè)）

（2）如果氧氣供應(yīng)不足，HIF-1α通過核孔進(jìn)入細(xì)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(qiáng)該基因的_______，使EPO合成和分泌增加。EPO刺激骨髓造血干細(xì)胞，使其__________，生成大量紅細(xì)胞，從而提高氧氣的運(yùn)輸能力。

（3）正常情況下，氧氣進(jìn)入細(xì)胞，細(xì)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(xì)胞中的脯氨酸羥化酶基因敲除，EPO基因的表達(dá)水平會(huì)______（填“升高”或“降低”），其原因是______________________________________________。

（4）一些實(shí)體腫瘤（如肝癌）中的毛細(xì)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(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和毛細(xì)血管的生成。假設(shè)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(gè)途徑：途徑①相當(dāng)于圖中HIF—1α的降解過程，途徑②相當(dāng)于HIF-1α對(duì)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(shí)現(xiàn)，進(jìn)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(xì)胞內(nèi)積累過多，促進(jìn)EPO基因表達(dá) 促進(jìn)途徑①進(jìn)行，抑制途徑②進(jìn)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(huì)被降解；在缺氧條件下，HIF-1α會(huì)進(jìn)入細(xì)胞核中，與ARNT結(jié)合，可以促進(jìn)EPO的合成。

（1）HIF-1α可以被蛋白酶降解，說明其化學(xué)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(huì)被降解。

（2）如果氧氣供應(yīng)不足，HIF-1α會(huì)與其他因子（ARNT）一起，增強(qiáng)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(xì)胞，使其增值分化，生成大量紅細(xì)胞，從而提高氧氣的運(yùn)輸能力。

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

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