Johns Hopkins peneliti telah menemukan peran sebelumnya yang belum diakui yang dimainkan oleh gen HIF-1 karena membantu sel bertahan ketika kekurangan oksigen menurunkan produksi molekul yang kaya energi yang disebut ATP dan meningkatkan produksi molekul beracun.
ATP pasokan energi sel kebutuhan untuk melakukan setiap reaksi kimia yang banyak dan tugas-tugas, dan dengan cara ini bertindak sebagai "mata uang" untuk ekonomi energi sel.
Sebuah laporan pada pekerjaan, dilakukan dengan sel-sel tikus yang diubah secara genetik kekurangan gen HIF-1, muncul dalam edisi 8 Maret Cell Metabolism .
Sebuah kebutuhan energi sel terpenuhi oleh dua jenis utama gula (glukosa) menggunakan mesin mirip dengan dua jenis mesin dalam sebuah mobil hibrida. Satu mesin, mitokondria, merupakan organel yang memecah oksigen glukosa menggunakan dan menghasilkan ATP. Yang lainnya melakukan hal yang sama - meskipun kurang efisien - tanpa menggunakan oksigen dalam proses yang disebut glikolisis.
Seperti mobil hibrida, sel menggunakan oksigen dan mesin pembakaran internal pada kecepatan tinggi dan mengandalkan pada mesin listrik tanpa perlu untuk konsumsi oksigen pada kecepatan rendah. Sel mengkonsumsi glukosa melalui mesin utama energi-memproduksi, mitokondria, ketika oksigen yang cukup. Tapi seperti mesin pembakaran internal, proses ini menghasilkan polutan atau molekul oksigen beracun.
Pada kadar oksigen rendah, ketika sel-sel kekurangan oksigen - seperti pada tenaga atau trauma - tombol genetik bahwa para peneliti Hopkins menemukan sengaja menutup dari pembakaran mitokondria sel mesin, yang para ilmuwan telah lama - dan keliru - diyakini berlari di atas karena sendiri kekurangan oksigen.
"Penemuan yang tidak terduga adalah bahwa switch ini aktif genetik menutup dari mitokondria dalam kondisi oksigen rendah, tampaknya untuk melindungi sel dari mitokondria polutan beracun oksigen," kata Chi Van Dang, MD, Ph.D., profesor kedokteran, biologi sel, onkologi dan patologi, dan wakil dekan untuk penelitian di Universitas Johns Hopkins School of Medicine.
Dang mengatakan saklar mungkin menjadi sasaran untuk obat kanker karena sel kanker kelangsungan hidup tergantung di atasnya untuk mengubah glukosa menjadi asam laktat melalui glikolisis bahkan dalam adanya oksigen yang cukup. Gangguan dari saklar oleh obat dapat menyebabkan sel kanker untuk mencemari diri mereka sendiri dengan molekul oksigen beracun dan mengalami apoptosis atau kematian sel.
Temuan baru, yang dibuat oleh Hopkins mahasiswa pascasarjana Jung-whan Kim dan tim Hopkins yang dipimpin oleh Dang, menunjukkan bahwa selama kekurangan oksigen, atau hipoksia, pemotongan gen HIF-1 hubungan antara dua ATP pembuatan jalur biokimia: glikolisis, yang membuat sederhana jumlah ATP dengan memecah glukosa tanpa menggunakan oksigen, dan siklus TCA dalam mitokondria, yang biasanya menggunakan oksigen untuk menghasilkan sejumlah besar ATP oleh pengolahan produk sampingan dari glikolisis.
Gangguan ini blok link kecenderungan mitokondria untuk membuat molekul beracun karena perjuangan untuk menghasilkan ATP selama hipoksia. Molekul-molekul beracun, yang disebut spesies oksigen reaktif (ROS), molekul kerusakan pada sel dan bahkan menyebabkan sel untuk mengalami apoptosis.
Target HIF-1 adalah konversi piruvat-produk sampingan dari glikolisis-ke molekul lain yang disebut asetil ko-enzim A (asetil KoA), menurut Dang. Ketika kadar oksigen normal, sel menghasilkan asetil KoA dan feed ke dalam siklus TCA dalam mitokondria. Mitokondria kemudian memproses asetil KoA menggunakan oksigen untuk mendapatkan sejumlah besar ATP.