同一个人的所有细胞都包含相同的染色体，但不同的细胞类型，如肌肉和神经细胞，却有着非常不同的特性，这些差异是如何产生的？答案在于基因调控，它使不同的细胞产生不同的蛋白质。
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microRNA（微小RNA）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毫米的小蠕虫秀丽线虫，并将目标对准了它的两个突变株“lin-4”和“lin-14”。巧合的是，安布罗斯已经发现，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得到了一个意想不到的发现。lin-4基因产生的一个异常短的RNA（即microRNA），恰恰是抑制lin-14的“幕后黑手”。于此同时，鲁夫坎也发现lin-4并不影响lin-14基因产生mRNA（messengerRNA，信使RNA），而是抑制mRNA生产蛋白质。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”。
于是，两位科学家在交流后得到了一个突破性的结果：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，阻止其蛋白质的产生。他们发现了以前未知的、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。
由沉默到巨大轰动
但是，1993年，当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线虫的一个特性，与人类和其他更复杂的动物无关。
鲁夫坎发现由let-7基因编码的microRNA，该基因存在于整个动物界
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，沉默变成了巨大轰动。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，我们知道人类体内有超过一千种不同的microRNA，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新的维度，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的过程也是同样的传奇和精彩。
来源：科技日报
记者：胡定坤
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