微小核糖核酸蕴藏基因调控之谜——2024年诺贝尔生理学或医学奖授予两名美国科学家

2024-10-08

<article><section data-type=“rtext”>科技日报记者胡定坤同一个人的所有细胞都包含相同的染色体，但是，不同类型的细胞如肌肉和神经细胞，却具有不同特征。是什么导致的这种差异？答案在于基因调控，它允许每个细胞只选择与自身功能相关的指令，确保不同细胞产生不同的蛋白质。瑞典卡罗琳医学院10月7日宣布，2024年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家维克托·安布罗斯和加里·鲁夫坎，以表彰他们发现了微小核糖核酸（microRNA）及其在转录后基因调控中的作用。小蠕虫带来大突破20世纪80年代末，安布罗斯和鲁夫坎研究了一种长度不到1毫米的小蠕虫——秀丽隐杆线虫，并将目标对准了它的两个突变株“lin-4”和“lin-14”。安布罗斯发现，lin-4基因似乎是lin-14基因的负调控者。然而，其中的抑制机制并不清楚。直到博士后结束，安布罗斯在哈佛大学的实验室中意外发现，lin-4基因抑制lin-14基因的“幕后黑手”，可能是lin-4产生的一种超短RNA。与此同时，鲁夫坎发现lin-4并不影响lin-14基因产生信使RNA（mRNA），而是抑制mRNA产生蛋白质。他还发现lin-14的mRNA有一个关键片段，是lin-4对其进行抑制的“抓手”。安布罗斯和鲁夫坎在交流后得出一个突破性结论：lin-4中的超短RNA与lin-14中mRNA的关键片段序列互补，超短RNA正是通过与mRNA结合“关闭”lin-14，阻止其产生蛋白质。这就是以前未知的、基于microRNA的基因调控机制。此前，科学家们认为是一种名为“转录因子”的特殊蛋白质，通过结合到DNA的特定区域，决定产生哪些mRNA来实现基因调控。由沉寂无声到巨大轰动但是，当1993年安布罗斯和鲁夫坎在《细胞》杂志发表上述成果时，迎接他们的却是科学界的沉默。尽管是前所未有的发现，但科学界认为这种机制可能是秀丽隐杆线虫的一个特性，与人类和其它更复杂的动物无关。直到2000年，当鲁夫坎研究小组公布其发现的另一种由let-7基因编码的microRNA时，沉默才变成巨大轰动。与lin-4不同，let-7基因存在于整个动物界。这一发现引起了科学界的“寻宝热潮”，在接下来的几年里，数百种不同的microRNA被鉴定出来。今天，人体内超过一千种microRNA已被发现，没有它们，细胞和组织就无法正常发育，其异常和突变可能导致癌症等严重疾病。可以说，microRNA的出现揭示了基因调控的一个全新维度，其对所有复杂的生命形式至关重要。而安布罗斯和鲁夫坎找到microRNA的过程，也同样充满着传奇色彩。向耐得住“孤独”的科学家们致敬张梦然从第一个microRNA发现至今，已经有30多个年头。人们很难想象，当前在生物医学界蔚为大观的microRNA研究，曾一度处于边缘地位，甚至遭“选择性忽略”。这导致在较为漫长的时间里，维克托·安布罗斯和加里·鲁夫坎都在孤独求索。但与此同时，他们在这一领域的竞争对手也寥寥无几。科学探索之路往往被描绘为一段孤寂的旅程，走过的人才知道其中的艰辛。科学家们在追求知识和真理的过程中，要面对长时间的独立研究、无数次的实验失败，甚至可能有来自同行或“大咖”们的质疑。不过，这种孤独并非总是负面的，它也给了求知求真的人们一个深入思考、激发创新思维的巨大空间。在这里，他们能不受干扰地追寻那些尚未被前人解答的难题。正是这份坚持，让人类的知识边界得以不断拓展；也正是这种精神，激励着每一位不懈努力的科研工作者。</section></article>