由Peter Ratcliffe及其同事领导的Ludwig癌症研究研究发现了一种先前被忽视的动物细胞氧传感器，其功能与植物使用的非常相似。

细胞感知缺氧或低氧的能力对于大多数生物是至关重要的，并且鉴定新的细胞氧传感系统可导致许多疾病(包括心脏病和癌症)的药物的开发。例如，许多晚期肿瘤的核心缺氧与治疗抵抗和不良预后相关。

这一发现揭示了一种新的机制，通过这种机制，包括癌细胞在内的人体细胞对低氧反应，从而改变其生物电路。“

Ratcliffe和他的同事在最新一期的“科学”杂志上报道，一种已知的人体酶，半胱胺(2-氨基乙硫醇)双加氧酶或ADO也可作为细胞内氧含量的传感器。ADO分裂分子氧(O2)并将该对中的每个原子连接到其蛋白质靶上的氨基酸半胱氨酸上。这种改变允许半胱氨酸被另一种进一步修饰它们的酶识别，标记蛋白质以进行破坏。

“这个过程取决于细胞内的氧气水平，”拉特克利夫说。“随着氧气水平下降，ADO对半胱氨酸残基的氧化发生得更慢。如果不存在氧气，则根本不会发生氧气。”

大约20年前，Ratcliffe的研究小组破译了一个氧气传感系统，该系统的核心是缺氧诱导因子(HIFs)的氧依赖性降解，这些因子控制着帮助细胞适应氧饥饿的基因表达程序。他和其他实验室表明，HIF在多种癌症中被广泛激活。Ratcliffe和另外两位科学家William Kaelin和Gregg Semenza在2016年因氧气传感系统的阐明而获得了着名的Lasker奖。

当时，该系统前所未有的信号传导机制(通过脯氨酰羟基化，一种蛋白质氧化形式，与蛋白质降解相结合)似乎仅限于动物细胞。然而，随后很明显，其他生命王国使用不同类型的蛋白质氧化与降解相结合来发出氧气水平。正是这一点让拉特克利夫想到人体细胞中是否还有其他氧传感系统。

作为第一步，研究人员将荧光报告蛋白与氧敏感植物蛋白的部分相连，当氧供应量较低时，该蛋白可以防止降解。表达融合蛋白的癌细胞在低氧条件下比氧化对应物明显更多。目前的研究来自罗马在拉特克利夫和比萨大学的植物生理学家Francesco Licausi之间的会议以及新论文的合着者。该对想知道如果将植物氧传感器(称为植物半胱氨酸氧化酶(PCOs))插入人体细胞中会发生什么。

“这告诉我们，人体细胞中的某些东西正在研究人造植物蛋白，”拉特克利夫说。“我们感到惊讶和兴奋，然后，当兴奋消失时，我们开始怀疑，它到底是什么?”

通过扫描人类基因数据库，Ratcliffe的研究小组发现ADO是两种类似PCO的酶之一，表明功能相似性。这种相似性也表明，这种氧气传感系统最初出现在数亿年前的共同祖先中。Ratcliffe和他的同事在细胞内发现了三个ADO的蛋白质靶标，并表明虽然ADO系统和HIF系统都以相似的方式感知氧气，但它们在不同的时间尺度上起作用。

“动物对不同时间尺度的氧气变化做出反应，”拉特克利夫说。“例如，血管对缺氧的收缩必须非常迅速地发生，而适应身体在较高海拔的氧气减少可能会发生得更慢。”

拉特克利夫怀疑还有潜伏在动物细胞中的其他氧传感途径尚未被发现。“我们还没有找到所有的系统，”他说。“例如，我们并没有对在几秒钟内发生的极快响应感到困惑。”