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今天，2024年的诺贝尔生理学或医学奖授予了维克托·安布罗斯（Victor Ambros）与加里·鲁夫昆（Gary Ruvkun）。这两位研究者的贡献是发现了微小RNA（microRNA），并确定了这种分子在基因表达调控中起到的重要作用。
这种RNA分子会与信使RNA结合，使后者无法顺利合成出对应的蛋白质，从而对基因表达产生负向的调节作用。这种作用控制着细胞的生理功能，同时还与癌症等诸多疾病相关。
正确有序的基因表达是生命体生存繁衍的必要前提，今年生理学奖的两位得主帮助我们进一步深入了解了这个过程的秩序是如何控制的。他们的发现不仅展现了生命的奥秘，而且在医药领域有非常重要的应用价值。
基因调控：生命的精妙之处
我们体内的每个细胞都含有相同的遗传信息，就像一本完整的说明书。那么，为什么肌肉细胞和神经细胞会如此不同呢？答案就在于基因调控。通过精确控制基因的开启和关闭，每种细胞类型都能选择性地使用适合自己的那部分“说明书”。
安布罗斯和鲁夫昆对不同细胞类型如何发育产生了浓厚的兴趣。他们研究了一种名为秀丽隐杆线虫（C. elegans）的小生物。尽管这种线虫只有1毫米长，但它拥有许多与更复杂动物相似的专门化细胞类型，因此成为研究多细胞生物组织发育的有用模型。
遗传信息从 DNA 到 mRNA 再到蛋白质的流动。我们体内所有细胞的 DNA 中都储存着相同的遗传信息。这需要精确调节基因活性，以便每种特定细胞类型中只有正确的基因组合具有活性。｜nobelprize
意外的发现
两位科学家分别研究了线虫的两个突变株：lin-4和lin-14。这些突变株在发育过程中表现出基因激活时间的异常。安布罗斯发现lin-4基因似乎是lin-14基因的负调控因子，但具体机制仍不清楚。
在各自的实验室中，安布罗斯和鲁夫昆展开了深入研究。安布罗斯发现lin-4基因产生了一种异常短小的RNA分子，它不编码蛋白质。与此同时，鲁夫昆发现lin-14基因的调控发生在蛋白质合成阶段，而不是mRNA生成阶段。
当两位科学家比较研究结果时，他们惊讶地发现lin-4的短序列与lin-14 mRNA中的一段序列互补。进一步的实验证实，lin-4 微小RNA通过与lin-14 mRNA的互补序列结合，阻止了lin-14蛋白质的合成。
这一发现揭示了一种全新的基因调控原理，由一种此前未知的RNA实现—— 微小RNA！
(A) 线虫是了解不同细胞类型如何发育的有用模式生物。(B) Ambros 和 Ruvkun 研究了 lin-4 和 lin-14 突变。Ambros 证明 lin-4 似乎是 lin-14 的负调控因子。(C) Ambros 发现 lin-4 基因编码一种微小的 RNA，即 microRNA，它不编码蛋白质。Ruvkun 克隆了 lin-14 基因，两位科学家意识到 lin-4 microRNA 序列与 lin-14 mRNA 中的互补序列相匹配。｜nobelprize
从小众到主流
起初，这项发现在科学界并未引起太大反响。许多人认为这可能只是线虫的特殊现象，与人类无关。然而，2000年，鲁夫昆的研究组发现了另一种微小RNA，由let-7基因编码。与lin-4不同，let-7基因在整个动物界高度保守。这一发现引发了科学界的巨大兴趣。
如今，我们知道人类基因组编码超过1000种微小RNA，而微小RNA介导的基因调控在多细胞生物中是普遍存在的。一个微小RNA可以调控多个不同基因的表达，反之，一个基因也可能受到多个微小RNA的调控，从而协同和微调整个基因网络。
Ruvkun 克隆了 let-7，这是编码 microRNA 的第二个基因。该基因在进化中是保守的，现在已知 microRNA 调控在多细胞生物中是普遍存在的。｜nobelprize
微小RNA的重要性
微小RNA调控机制已经存在了数亿年，它使得越来越复杂的生物得以进化。研究表明，没有微小RNA，细胞和组织就无法正常发育。
微小RNA调控的异常可能导致癌症，目前已经发现编码微小RNA的基因突变可能在人类中引起先天性听力丧失、眼部和骨骼疾病等。
microRNA 的开创性发现是出乎意料的，它揭示了基因调控的新维度。｜nobelprize
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安布罗斯和鲁夫昆在小小的线虫中的意外发现，揭示了基因调控的一个全新维度。这一发现不仅改变了我们对生命过程的理解，也为未来的医学研究和治疗开辟了新的方向。
比如说，微小RNA现在被视为一个癌症治疗的新型靶点。研究者们试图用人工制造的反义序列干预这些微小RNA的作用，由此实现对肿瘤组织的控制。
2024年诺贝尔生理学或医学奖的颁发，不仅是对这两位科学家卓越贡献的肯定，也标志着生命科学研究又一个重要里程碑的达成。
信息来源：诺贝尔官网新闻稿
编译：果壳翻译班
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