近日，2024年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，科学家维克托·安布罗斯（Victor Ambros）和加里·鲁夫昆（Gary Ruvkun）因“发现microRNA及其在转录后基因调控中的作用”而获此殊荣。这一突破性发现揭示了生命调控的全新维度，对我们理解生命过程产生了深远影响。
图1 Victor Ambros和Gary Ruvkun诺奖漫画图
（图片来源：诺贝尔生理学或医学委员会）
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什么是microRNA？
microRNA（微小RNA）是一类小分子非编码RNA，通常长约20-24个核苷酸。它们在基因表达调控中起着重要作用。具体来说，miRNA通过与靶mRNA（信使RNA）结合，通常在转录后水平抑制基因表达。这种结合常发生在靶mRNA的3'非翻译区（3' UTR），导致mRNA降解或翻译抑制，从而减少蛋白质的产生。
图2 遗传信息从DNA到mRNA到蛋白质的流动
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microRNA的研究意义
1.对基因表达的调控
抑制靶基因翻译：microRNA主要通过与靶 mRNA的3'非翻译区（3'-UTR）结合，在细胞质中抑制靶基因的翻译过程。这种结合可以导致核糖体对mRNA的识别和结合受阻，从而减少蛋白质的合成。例如，let-7家族的microRNA可以通过抑制多个癌基因的翻译，发挥肿瘤抑制作用。
促进靶mRNA降解：在某些情况下，microRNA与靶 mRNA的结合还可以导致靶mRNA的降解。这一过程通常需要招募一些酶和蛋白质复合物，如Argonaute蛋白等。例如，miR-122在肝脏中可以与丙型肝炎病毒（HCV）RNA结合，促进其降解，从而抑制HCV的复制。
2.参与细胞分化和发育
调控细胞命运：microRNA在细胞分化过程中起着关键的调控作用。不同的microRNA在不同的细胞类型和发育阶段表达，通过调节特定基因的表达，决定细胞的命运。例如，miR-143和miR-145在平滑肌细胞分化中发挥重要作用，它们可以抑制一些促进细胞增殖的基因，促进平滑肌细胞的成熟和特化。
影响器官发育：microRNA对器官的发育也有重要影响。在胚胎发育过程中，特定的microRNA 表达模式可以调控器官的形成和发育。例如，miR-181在免疫系统发育中起着重要作用，它可以调节T细胞的发育和功能。
3.在疾病中的作用
肿瘤发生发展：microRNA在肿瘤中常常异常表达，既可以作为肿瘤抑制因子，也可以作为癌基因发挥作用。肿瘤抑制性 microRNA的表达下调可以导致癌基因的过度表达，促进肿瘤的发生；而癌基因性 microRNA的表达上调则可以抑制肿瘤抑制基因的表达，推动肿瘤的发展。例如，miR-21在多种肿瘤中高表达，它可以抑制肿瘤抑制基因PTEN的表达，促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。
心血管疾病：microRNA也与心血管疾病密切相关。一些microRNA可以调节心肌细胞的增殖、凋亡和纤维化，影响心脏的结构和功能。例如，miR-29家族可以抑制胶原蛋白的合成，减少心肌纤维化，对心脏具有保护作用。
神经系统疾病：在神经系统中，microRNA参与了神经细胞的发育、分化、突触可塑性和神经退行性疾病的发生。例如，miR-132在神经元的发育和可塑性中起着重要作用，它可以调节神经生长因子的表达，促进神经元的生长和存活。
因此，microRNA检测在临床应用中的前景十分乐观。它有望在癌症等多种疾病的诊疗中发挥重要作用，为疾病的诊断和治疗提供新的策略。
