Question

【題目】2019 年諾貝爾生理學或醫學獎授予 Kaelin、Ratcliffe 和 Semenza，以表彰他們革命性地發現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因子 HIF — 1α 水平調節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；缺氧環境下，HIF — 1α 能促進缺氧相關基因的表達而使細胞適應低氧環境，作用機制如下圖所示。請據圖回答下列問題：

（1）基因控制HIF—1α 的合成包括_____________兩個過程，據圖所知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 _____________（結構）進入細胞核發揮作用。

（3）當人體處于缺氧狀態時，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 合成和分泌有關的細胞器有 ____________。

（4）當氧氣水平較低，腫瘤細胞會開啟特定基因發送信號，誘導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物質。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。結合以上內容，提出治療癌癥的一種新策略：_____________________。

Answer 1

【答案】轉錄和翻譯 正常氧、VHL 增加 核孔 促進 核糖體、內質網、高爾基體和線粒體 ①降低癌細胞內HIF—1α的含量 ②抑制缺氧相關基因的表達 ③阻斷HIF—1α與ARNT的結合

【解析】

根據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，促進EPO 基因 的表達，而使促紅細胞生成素（EPO）增加，使得細胞適應低氧環境。

（1）根據題圖：HIF—1α能被蛋白酶降解，故其成分為蛋白質，被徹底水解的產物是氨基酸；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揮作用。

（3）當人體處于缺氧狀態時，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合成和分泌有關的細胞器有核糖體、內質網（初步加工）、高爾基體（進一步加工）和線粒體（供能）。

（4）當氧氣水平較低，腫瘤細胞會開啟特定基因發送信號，誘導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物質，故可抑制缺氧相關基因的表達，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HIF—1α的含量，阻斷HIF—1α與ARNT的結合來完成。