微小核糖核酸蘊藏基因調控之謎

同一個人的所有細胞都包含相同的染色體，但是，不同類型的細胞如肌肉和神經細胞，卻具有不同特征。是什么導致的這種差異？答案在于基因調控，它允許每個細胞只選擇與自身功能相關的指令，確保不同細胞產生不同的蛋白質。

瑞典卡羅琳醫學院10月7日宣布，2024年諾貝爾生理學或醫學獎授予美國科學家維克托·安布羅斯和加里·魯夫坎，以表彰他們發現了微小核糖核酸（microRNA）及其在轉錄后基因調控中的作用。

小蠕蟲帶來大突破

20世紀80年代末，安布羅斯和魯夫坎研究了一種長度不到1毫米的小蠕蟲——秀麗隱桿線蟲，并將目標對準了它的兩個突變株“lin-4”和“lin-14”。安布羅斯發現，lin-4基因似乎是lin-14基因的負調控者。然而，其中的抑制機制并不清楚。

直到博士后結束，安布羅斯在哈佛大學的實驗室中意外發現，lin-4基因抑制lin-14基因的“幕后黑手”，可能是lin-4產生的一種超短RNA。與此同時，魯夫坎發現lin-4并不影響lin-14基因產生信使RNA（mRNA），而是抑制mRNA產生蛋白質。他還發現lin-14的mRNA有一個關鍵片段，是lin-4對其進行抑制的“抓手”。

安布羅斯和魯夫坎在交流后得出一個突破性結論：lin-4中的超短RNA與lin-14hI4VtjTIzBsvfYneAtjF2w==中mRNA的關鍵片段序列互補，超短RNA正是通過與mRNA結合“關閉”lin-14，阻止其產生蛋白質。這就是以前未知的、基于microRNA的基因調控機制。

此前，科學家們認為是一種名為“轉錄因子”的特殊蛋白質，通過結合到DNA的特定區域，決定產生哪些mRNA來實現基因調控。

由沉寂無聲到巨大轟動

但是，當1993年安布羅斯和魯夫坎在《細胞》雜志發表上述成果時，迎接他們的卻是科學界的沉默。盡管是前所未有的發現，但科學界認為這種機制可能是秀麗隱桿線蟲的一個特性，與人類和其他更復雜的動物無關。

直到2000年，當魯夫坎研究小組公布其發現的另一種由let-7基因編碼的microRNA時，沉默才變成巨大轟動。與lin-4不同，let-7基因存在于整個動物界。這一發現引起了科學界的“尋寶熱潮”，在接下來的幾年里，數百種不同的microRNA被鑒定出來。

今天，人體內超過1000種microRNA已被發現，沒有它們，細胞和組織就無法正常發育，其異常和突變可能導致癌癥等嚴重疾病。可以說，microRNA的出現揭示了基因調控的一個全新維度，其對所有復雜的生命形式至關重要。而安布羅斯和魯夫坎找到microRNA的過程，也同樣充滿著傳奇色彩。