同一個人的所有細胞都包含相同的染色體，但不同的細胞類型，如肌肉和神經細胞，卻有著非常不同的特性，這些差異是如何產生的？答案在于基因調控，它使不同的細胞產生不同的蛋白質。
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)現了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毫米的小蠕蟲秀麗線蟲，并將目標對準了它的兩個突變株“l(fā)in-4”和“l(fā)in-14”。巧合的是，安布羅斯已經發(fā)現，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得到了一個意想不到的發(fā)現。lin-4基因產生的一個異常短的RNA，恰恰是抑制lin-14的“幕后黑手”。于此同時，魯夫坎也發(fā)現lin-4并不影響lin-14基因產生mRNA，而是抑制mRNA生產蛋白質。他還發(fā)現lin-14的mRNA有一個關鍵片段，是lin-4對其進行抑制的“抓手”。
于是，兩位科學家在交流后得到了一個突破性的結果：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，阻止其蛋白質的產生。他們發(fā)現了以前未知的、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，決定產生哪些mRNA來實現基因調控。
由沉默到巨大轟動
但是，1993年，當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，但科學界認為這種機制可能是秀麗線蟲的一個特性，與人類和其他更復雜的動物無關。
魯夫坎發(fā)現由let-7基因編碼的microRNA，該基因存在于整個動物界。
直到2000年，當魯夫坎研究小組公布其發(fā)現的另一種由let-7基因編碼的microRNA時，沉默變成了巨大轟動。與lin-4不同，let-7基因存在于整個動物界。這一發(fā)現引起了科學界的“尋寶熱潮”，在接下來的幾年里，數百種不同的microRNA被鑒定出來。
今天，我們知道人類體內有超過一千種不同的microRNA，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。可以說，microRNA的出現揭示了基因調控的一個新的維度，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的過程也是同樣的傳奇和精彩！
向耐得住“孤獨”的科學家致敬
張夢然
從第一個microRNA發(fā)現至今，已經有30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，但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、無數次的實驗失敗，甚至可能是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；也正是這份精神，鼓勵著每一個不懈努力的科研工作者。
文中圖片均來自瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學院諾貝爾獎委員會官網
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