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(jīng)細胞，卻具有不同特征。是什麼導(dǎo)致的這種差異？答案在於基因調(diào)控，它允許每個細胞隻選擇與自身功能相關(guān)的指令，確保不同細胞產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)。

瑞典卡羅琳醫(yī)學(xué)院10月7日宣布，2024年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予美國科學(xué)家維克托·安布羅斯和加裡·魯夫坎，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了微小核糖核酸（microRNA）及其在轉(zhuǎn)錄后基因調(diào)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，並將目標對準了它的兩個突變株“l(fā)in-4”和“l(fā)in-14”。安布羅斯發(fā)現(xiàn)，lin-4基因似乎是lin-14基因的負調(diào)控者。然而，其中的抑制機制並不清楚。

直到博士后結(jié)束，安布羅斯在哈佛大學(xué)的實驗室中意外發(fā)現(xiàn)，lin-4基因抑制lin-14基因的“幕后黑手”，可能是lin-4產(chǎn)生的一種超短RNA。與此同時，魯夫坎發(fā)現(xiàn)lin-4並不影響lin-14基因產(chǎn)生信使RNA（mRNA），而是抑制mRNA產(chǎn)生蛋白質(zhì)。他還發(fā)現(xiàn)lin-14的mRNA有一個關(guān)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(jié)論：lin-4中的超短RNA與lin-14中mRNA的關(guān)鍵片段序列互補，超短RNA正是通過與mRNA結(jié)合“關(guān)閉”lin-14，阻止其產(chǎn)生蛋白質(zhì)。這就是以前未知的、基於microRNA的基因調(diào)控機制。

此前，科學(xué)家們認為是一種名為“轉(zhuǎn)錄因子”的特殊蛋白質(zhì)，通過結(jié)合到DNA的特定區(qū)域，決定產(chǎn)生哪些mRNA來實現(xiàn)基因調(diào)控。

由沉寂無聲到巨大轟動

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

直到2000年，當(dāng)魯夫坎研究小組公布其發(fā)現(xiàn)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基因存在於整個動物界。這一發(fā)現(xiàn)引起了科學(xué)界的“尋寶熱潮”，在接下來的幾年裡，數(shù)百種不同的microRNA被鑒定出來。

今天，人體內(nèi)超過一千種microRNA已被發(fā)現(xiàn)，沒有它們，細胞和組織就無法正常發(fā)育，其異常和突變可能導(dǎo)致癌癥等嚴重疾病?？梢哉f，microRNA的出現(xiàn)揭示了基因調(diào)控的一個全新維度，其對所有復(fù)雜的生命形式至關(guān)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。

（記者 胡定坤）

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