ג'ונס הופקינס גילו החוקרים תפקיד שיחק בעבר הלא מוכרים על ידי הגן HIF-1 כפי שהוא מסייע תא לשרוד כאשר חוסר חמצן מפחיתה ייצור של מולקולה עתירי אנרגיה המכונה ATP ומגבירה ייצור של מולקולות רעילים.
ה-ATP מספקת אנרגיה התא צריך לבצע כל התגובות הרבות כימיים משימות, ובדרך זו משמשת "המטבע" עבור משק האנרגיה של התא.
דוח על העבודה, נעשה עם תאים עכבר שינו גנטית חוסר הגן HIF-1, מופיע בגיליון מרס 8 של חילוף החומרים בתא .
דרישות האנרגיה של התא מתקיימים שני סוגים עיקריים של סוכר (גלוקוז) באמצעות מכונות דומה בשני סוגי המנועים במכונית היברידית. אחת המכונה, mitochondrion, הוא אברון זה מחליש את החמצן הגלוקוז באמצעות מייצרת ATP. השני עושה את אותו הדבר - אם כי בצורה פחות יעילה - ללא שימוש בחמצן בתהליך הנקרא הגליקוליזה.
בדומה למכונית היברידית, התאים משתמשים בחמצן את מנוע הבעירה הפנימית במהירויות גבוהות יותר להסתמך על מנוע חשמלי ללא צורך צריכת החמצן במהירויות נמוכות יותר. תאים לצרוך גלוקוז באמצעות מכונת העיקרי לייצור אנרגיה שלה, mitochondrion, כאשר החמצן בשפע. אבל כמו מנוע הבעירה הפנימית, תהליך זה מייצר מולקולות חמצן או מזהמים רעילים.
ברמות חמצן נמוכות יותר, כאשר תאים רעב חמצן - כמו בעת מאמץ או טראומה - מתג גנטי החוקרים הופקינס מצאו בכוונה מכבה מנוע בעירה המיטוכונדריה של התא, אשר מדענים כבר מזמן - ו - בטעות - האמינו זלגו על עקב משלו חוסר חמצן.
"הגילוי הזה הוא צפוי לעבור גנטי פעיל מכבה את mitochondrion בתנאים חמצן נמוכה, ככל הנראה כדי להגן על התאים מפני מזהמים המיטוכונדריה חמצן רעיל", אמר ואן צ'י דאנג, MD, Ph.D., פרופסור לרפואה, ביולוגיה של התא, אונקולוגיה והפתולוגיה, וסגן דיקן למחקר באוניברסיטת ג'ונס הופקינס הספר לרפואה של אוניברסיטת.
דאנג אומר המתג עשוי להיות יעד עבור תרופות נגד סרטן, כי ההישרדות של תאים סרטניים תלוי בכך להמיר גלוקוז לחומצה לקטית דרך הגליקוליזה גם בנוכחות חמצן בשפע. שיבוש של הבורר על ידי תרופה עלולה לגרום לתאי הסרטן לזהם את עצמם עם מולקולות חמצן רעילים עוברים אפופטוזיס או מות תאים.
הממצאים החדשים, שנעשו על ידי הופקינס סטודנט לתואר יונג-whan קים צוות בראשות הופקינס דאנג, הראו כי במהלך מחסור בחמצן, או היפוקסיה, HIF-1 הקיצוצים הגן על הקישור בין שני ATP ההחלטות הביוכימיים: הגליקוליזה, מה שהופך כמויות צנועות של ה-ATP על ידי פירוק גלוקוז ללא שימוש בחמצן, לבין מחזור TCA ב mitochondrion, אשר בדרך כלל משתמשת בחמצן כדי לייצר כמויות גדולות של ה-ATP על ידי עיבוד תוצר לוואי של הגליקוליזה.
שיבוש זה חוסם הקישור הנטייה של mitochondrion כדי להפוך מולקולות רעילות כמו מאבקים לייצר ATP במהלך היפוקסיה. אלו מולקולות רעילות, שנקרא מינים חמצן מגיב (ROS), מולקולות נזק בתא ואף לגרום לתא לעבור אפופטוזיס.
היעד של HIF-1 הוא המרה של pyruvate תוצר לוואי של הגליקוליזה, לתוך מולקולה אחרת בשם אצטיל שיתוף האנזים (אצטיל), על פי דאנג. כאשר רמות החמצן הם נורמליים, התא מייצר אצטיל ומזינה אותו לתוך מחזור TCA בתוך mitochondrion. Mitochondrion ואז תהליכים אצטיל באמצעות חמצן כדי להשיג כמויות גדולות של ה-ATP.