前沿科技 | 揭开基因调控之谜！解读2024年诺贝尔生理学或医学奖

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。

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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，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。

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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！

回顾诺贝尔生理学或医学奖近10年得主

2023年：匈牙利-美国科学家考里科·卡塔林和美国医学家德鲁·韦斯曼因在核苷碱基修饰方面的发现，使针对新冠感染的有效信使核糖核酸(mRNA)疫苗的开发成为可能而获奖。

2022年：瑞典科学家斯万特·佩博因在已灭绝古人类基因组和人类进化研究方面所作出的贡献而获奖。

2021年：美国科学家大卫·朱利叶斯和阿登·帕塔普蒂安因在感受温度和触觉方面的发现获奖。

2020年：美国科学家哈维·阿尔特、查尔斯·赖斯以及英国科学家迈克尔·霍顿，因在发现丙型肝炎病毒方面所做出的贡献获奖。

2019年：美国科学家威廉·凯林、格雷格·塞门扎，以及英国科学家彼得·拉特克利夫获奖，以表彰他们在“发现细胞如何感知和适应氧气供应”方面所做出的贡献。

2018年：美国免疫学家詹姆斯·艾利森和日本免疫学家本庶佑，因发现抑制负免疫调节的癌症疗法，荣获诺贝尔生理学或医学奖。

2017年：美国科学家杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·扬因解释了许多动植物和人类是如何让生物节律适应随地球自转而来的昼夜变换的，获得诺贝尔生理学或医学奖。

2016年：日本分子细胞生物学家大隅良典因发现细胞自噬的机制，荣获2016年诺贝尔生理学或医学奖。

2015年：中国科学家屠呦呦因为“中药和中西药结合研究提出了青蒿素和双氢青蒿素的疗法”，获得诺贝尔生理或医学奖；同时，爱尔兰科学家威廉·坎贝尔和日本科学家大村智因“发现对一种由蛔虫寄生病引发的感染采取了新的疗法”同获该奖。

2014年：英国科学家约翰·奥基夫以及挪威两位科学家爱德华·莫索尔和梅·布莱特·莫索尔，因“发现构成大脑定位系统的细胞”，获得诺贝尔生理学或医学奖。

资料来源：科技日报、中国新闻网

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