同一個人的所有細胞都包含相同的染色體，但是，不同類型的細胞如肌肉和神經(jīng)細胞，卻具有不同特征。是什么導致的這種差異？答案在于基因調控，它允許每個細胞只選擇與自身功能相關的指令，確保不同細胞產(chǎn)生不同的蛋白質。
瑞典卡羅琳醫(yī)學院10月7日宣布，2024年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予美國科學家維克托·安布羅斯和加里·魯夫坎，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了微小核糖核酸（microRNA）及其在轉錄后基因調控中的作用。
小蠕蟲帶來大突破
20世紀80年代末，安布羅斯和魯夫坎研究了一種長度不到1毫米的小蠕蟲——秀麗隱桿線蟲，并將目標對準了它的兩個突變株“lin-4”和“lin-14”。安布羅斯發(fā)現(xiàn)，lin-4基因似乎是lin-14基因的負調控者。然而，其中的抑制機制并不清楚。
直到博士后結束，安布羅斯在哈佛大學的實驗室中意外發(fā)現(xiàn)，lin-4基因抑制lin-14基因的“幕后黑手”，可能是lin-4產(chǎn)生的一種超短RNA。與此同時，魯夫坎發(fā)現(xiàn)lin-4并不影響lin-14基因產(chǎn)生信使RNA（mRNA），而是抑制mRNA產(chǎn)生蛋白質。他還發(fā)現(xiàn)lin-14的mRNA有一個關鍵片段，是lin-4對其進行抑制的“抓手”。
安布羅斯和魯夫坎在交流后得出一個突破性結論：lin-4中的超短RNA與lin-14中mRNA的關鍵片段序列互補，超短RNA正是通過與mRNA結合“關閉”lin-14，阻止其產(chǎn)生蛋白質。這就是以前未知的、基于microRNA的基因調控機制。
此前，科學家們認為是一種名為“轉錄因子”的特殊蛋白質，通過結合到DNA的特定區(qū)域，決定產(chǎn)生哪些mRNA來實現(xiàn)基因調控。
由沉寂無聲到巨大轟動
但是，當1993年安布羅斯和魯夫坎在《細胞》雜志發(fā)表上述成果時，迎接他們的卻是科學界的沉默。盡管是前所未有的發(fā)現(xiàn)，但科學界認為這種機制可能是秀麗隱桿線蟲的一個特性，與人類和其它更復雜的動物無關。
直到2000年，當魯夫坎研究小組公布其發(fā)現(xiàn)的另一種由let-7基因編碼的microRNA時，沉默才變成巨大轟動。與lin-4不同，let-7基因存在于整個動物界。這一發(fā)現(xiàn)引起了科學界的“尋寶熱潮”，在接下來的幾年里，數(shù)百種不同的microRNA被鑒定出來。
今天，人體內超過一千種microRNA已被發(fā)現(xiàn)，沒有它們，細胞和組織就無法正常發(fā)育，其異常和突變可能導致癌癥等嚴重疾病?？梢哉f，microRNA的出現(xiàn)揭示了基因調控的一個全新維度，其對所有復雜的生命形式至關重要。而安布羅斯和魯夫坎找到microRNA的過程，也同樣充滿著傳奇色彩。
向耐得住“孤獨”的科學家們致敬
張夢然
從第一個microRNA發(fā)現(xiàn)至今，已經(jīng)有30多個年頭。人們很難想象，當前在生物醫(yī)學界蔚為大觀的microRNA研究，曾一度處于邊緣地位，甚至遭“選擇性忽略”。這導致在較為漫長的時間里，維克托·安布羅斯和加里·魯夫坎都在孤獨求索。但與此同時，他們在這一領域的競爭對手也寥寥無幾。
科學探索之路往往被描繪為一段孤寂的旅程，走過的人才知道其中的艱辛?？茖W家們在追求知識和真理的過程中，要面對長時間的獨立研究、無數(shù)次的實驗失敗，甚至可能有來自同行或“大咖”們的質疑。不過，這種孤獨并非總是負面的，它也給了求知求真的人們一個深入思考、激發(fā)創(chuàng)新思維的巨大空間。在這里，他們能不受干擾地追尋那些尚未被前人解答的難題。正是這份堅持，讓人類的知識邊界得以不斷拓展；也正是這種精神，激勵著每一位不懈努力的科研工作者。
同一個人的所有細胞都包含相同的染色體，但是，不同類型的細胞如肌肉和神經(jīng)細胞，卻具有不同特征。是什么導致的這種差異？答案在于基因調控，它允許每個細胞只選擇與自身功能相關的指令，確保不同細胞產(chǎn)生不同的蛋白質。
瑞典卡羅琳醫(yī)學院10月7日宣布，2024年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予美國科學家維克托·安布羅斯和加里·魯夫坎，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了微小核糖核酸（microRNA）及其在轉錄后基因調控中的作用。
小蠕蟲帶來大突破
20世紀80年代末，安布羅斯和魯夫坎研究了一種長度不到1毫米的小蠕蟲——秀麗隱桿線蟲，并將目標對準了它的兩個突變株“lin-4”和“lin-14”。安布羅斯發(fā)現(xiàn)，lin-4基因似乎是lin-14基因的負調控者。然而，其中的抑制機制并不清楚。
直到博士后結束，安布羅斯在哈佛大學的實驗室中意外發(fā)現(xiàn)，lin-4基因抑制lin-14基因的“幕后黑手”，可能是lin-4產(chǎn)生的一種超短RNA。與此同時，魯夫坎發(fā)現(xiàn)lin-4并不影響lin-14基因產(chǎn)生信使RNA（mRNA），而是抑制mRNA產(chǎn)生蛋白質。他還發(fā)現(xiàn)lin-14的mRNA有一個關鍵片段，是lin-4對其進行抑制的“抓手”。
安布羅斯和魯夫坎在交流后得出一個突破性結論：lin-4中的超短RNA與lin-14中mRNA的關鍵片段序列互補，超短RNA正是通過與mRNA結合“關閉”lin-14，阻止其產(chǎn)生蛋白質。這就是以前未知的、基于microRNA的基因調控機制。
此前，科學家們認為是一種名為“轉錄因子”的特殊蛋白質，通過結合到DNA的特定區(qū)域，決定產(chǎn)生哪些mRNA來實現(xiàn)基因調控。
由沉寂無聲到巨大轟動
但是，當1993年安布羅斯和魯夫坎在《細胞》雜志發(fā)表上述成果時，迎接他們的卻是科學界的沉默。盡管是前所未有的發(fā)現(xiàn)，但科學界認為這種機制可能是秀麗隱桿線蟲的一個特性，與人類和其它更復雜的動物無關。
直到2000年，當魯夫坎研究小組公布其發(fā)現(xiàn)的另一種由let-7基因編碼的microRNA時，沉默才變成巨大轟動。與lin-4不同，let-7基因存在于整個動物界。這一發(fā)現(xiàn)引起了科學界的“尋寶熱潮”，在接下來的幾年里，數(shù)百種不同的microRNA被鑒定出來。
今天，人體內超過一千種microRNA已被發(fā)現(xiàn)，沒有它們，細胞和組織就無法正常發(fā)育，其異常和突變可能導致癌癥等嚴重疾病?？梢哉f，microRNA的出現(xiàn)揭示了基因調控的一個全新維度，其對所有復雜的生命形式至關重要。而安布羅斯和魯夫坎找到microRNA的過程，也同樣充滿著傳奇色彩。
向耐得住“孤獨”的科學家們致敬
張夢然
從第一個microRNA發(fā)現(xiàn)至今，已經(jīng)有30多個年頭。人們很難想象，當前在生物醫(yī)學界蔚為大觀的microRNA研究，曾一度處于邊緣地位，甚至遭“選擇性忽略”。這導致在較為漫長的時間里，維克托·安布羅斯和加里·魯夫坎都在孤獨求索。但與此同時，他們在這一領域的競爭對手也寥寥無幾。
科學探索之路往往被描繪為一段孤寂的旅程，走過的人才知道其中的艱辛?？茖W家們在追求知識和真理的過程中，要面對長時間的獨立研究、無數(shù)次的實驗失敗，甚至可能有來自同行或“大咖”們的質疑。不過，這種孤獨并非總是負面的，它也給了求知求真的人們一個深入思考、激發(fā)創(chuàng)新思維的巨大空間。在這里，他們能不受干擾地追尋那些尚未被前人解答的難題。正是這份堅持，讓人類的知識邊界得以不斷拓展；也正是這種精神，激勵著每一位不懈努力的科研工作者。
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