北京时间十月七日,瑞典卡罗琳医学院宣布将二零二四年诺贝尔生理学获医学奖授予两位美国科学家维克托安布罗斯和加利鲁富坤,以表彰他们发现了迈克 o r na机器在转录后基因调控中的作用。
两位生物科学家的突破性发现揭示了一种全新的基因调控原理,该原理对于包括人类在内的多细胞生物非常重要。而目前已知人类基因组编满了超过一千个麦克罗二na,因此麦克罗二na对生物体的发育和功能至关重要。
micro rna是什么?这一基础技术到底有何作用?rna作为重要的生物大分子,在细胞中扮演多种角色,其多样性和多功能性使其成为现代生物学研究的一个重要领域,特别是在分子生物学、遗传学和生物技术中能够实现研究和应用,这有助于人类理解生命的基本原理,而且还为癌症等疾病治疗和生物工程提供新的策略和工具。
简单来说rna的主要作用包括遗传信息的传递性是rna转运rna和荷塘体rna以及基因表达的调控的飞编码rna、micro rna和常练飞编码rna等。其中mirna正是飞编码rna中的一种,由于它的长度很短,仅有二十一到二十三个核苷酸组成,因此这种飞编码小核糖核酸分子也被称作微小rna。
麦克 o r n a通过与把mrn a的互补配对,而在转录后水平上对基因的表达进行复调控,导致mrn a的降解或翻译意志。
事实上人类器官和组织有许多不同的细胞类型组成,所有细胞的dna中都存储有相同的遗传信息,而每个细胞都包含完全相同的基因组和完全相同的指令剂。然而不同的细胞类型,例如肌肉和神经细胞具有非常不同的特征。
这些差异是如何产生的?答案在于基因活性的精确调节,它允许每个细胞只选择相关的指令,确保了每种细胞类型中只有正确的基因组才具有活性。例如肌肉细胞、肠道细胞和不同类型的神经细胞能够执行其专门的功能。
此外基因活性必须不断微调,以使细胞功能适应身体和环境不断变化的条件。如果基因调控出现问题可能会导致癌症、糖尿病或自身免疫等严重疾病。因此了解基因活性的调控一直是几十年来的一个重要目标。
二十世纪八十年代末,安布罗斯和鲁夫坤是美国哈佛大学教授霍维茨实验室的博士后研究员。在霍维茨的实验室里,安布罗斯和鲁夫坤通过研究一种相对不起眼的线虫,偶然发现了令四和令十四。一九九三年安布罗斯和鲁夫坤分别发表论文,解释了这个神奇的控制过程。
他们发现令四rna就像一把钥匙,能够与令十四基因产生的姓氏rna的某些部分完美匹配。论四基因产生的一小段micro rna就像一个微型密码,而这个密码恰好能部分匹配令十四基因末端的一些重复片段,这就像是发现了两个基因之间的秘密通信方式。
二零零零年鲁富坤的实验室发现了名为列七的第二个微小rna,让科学家们兴奋的是猎奇不仅存在于线虫中,还在人类和其他动物中被发现。这意味着微小rna调控机制在动物进化中具有普遍性和重要性。
从第一个micro rna发现至今已经有三十个年头。micro rna在胚胎与个体发育、细胞命运及肿瘤发生发展过程中发挥重要的调控作用。micro rna的异常调节可能导致癌症,并且在人类中发现了micro rna的基因突变,导致先天性听力损失、眼睛和骨骼疾病等疾病。
micro rna产生所需的一种蛋白质发生突变会导致跌克一综合征,这是一种罕见但严重的综合征,与多种器官和组织的癌症有关。因此micro rna的发现不仅大大丰富了生物学家对基因调控的认识,而且迈克 o rna在个体发育、细胞凋亡和癌症、糖尿病等诸多疾病中都扮演着角色。
目前我们知道已知人类基因组编码了超过一千个迈克 o rna,并且迈克 o rna的基因调控在多细胞生物中是普遍存在的,这对于生物领域的研究至关重要。今天看似无关紧要的发现可能成为未来改变世界的突破口,这就是科学的魅力所在,也是激励我们不断探索的动力。