同一个人的所有细胞都包含相同的染色体，但是，不同类型的细胞如肌肉和神经细胞，却具有不同特征。是什么导致的这种差异？答案在于基因调控，它允许每个细胞只选择与自身功能相关的指令，确保不同细胞产生不同的蛋白质。

瑞典卡罗琳医学院10月7日宣布，2024年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家维克托·安布罗斯和加里·鲁夫坎，以表彰他们发现了微小核糖核酸（microRNA）及其在转录后基因调控中的作用。

小蠕虫带来大突破

20世纪80年代末，安布罗斯和鲁夫坎研究了一种长度不到1毫米的小蠕虫——秀丽隐杆线虫，并将目标对准了它的两个突变株“lin-4”和“lin-14”。安布罗斯发现，lin-4基因似乎是lin-14基因的负调控者。然而，其中的抑制机制并不清楚。

直到博士后结束，安布罗斯在哈佛大学的实验室中意外发现，lin-4基因抑制lin-14基因的“幕后黑手”，可能是lin-4产生的一种超短RNA。与此同时，鲁夫坎发现lin-4并不影响lin-14基因产生信使RNA（mRNA），而是抑制mRNA产生蛋白质。他还发现lin-14的mRNA有一个关键片段，是lin-4对其进行抑制的“抓手”。

安布罗斯和鲁夫坎在交流后得出一个突破性结论：lin-4中的超短RNA与lin-14中mRNA的关键片段序列互补，超短RNA正是通过与mRNA结合“关闭”lin-14，阻止其产生蛋白质。这就是以前未知的、基于microRNA的基因调控机制。

此前，科学家们认为是一种名为“转录因子”的特殊蛋白质，通过结合到DNA的特定区域，决定产生哪些mRNA来实现基因调控。

由沉寂无声到巨大轰动

但是，当1993年安布罗斯和鲁夫坎在《细胞》杂志发表上述成果时，迎接他们的却是科学界的沉默。尽管是前所未有的发现，但科学界认为这种机制可能是秀丽隐杆线虫的一个特性，与人类和其它更复杂的动物无关。

直到2000年，当鲁夫坎研究小组公布其发现的另一种由let-7基因编码的microRNA时，沉默才变成巨大轰动。与lin-4不同，let-7基因存在于整个动物界。这一发现引起了科学界的“寻宝热潮”，在接下来的几年里，数百种不同的microRNA被鉴定出来。

今天，人体内超过一千种microRNA已被发现，没有它们，细胞和组织就无法正常发育，其异常和突变可能导致癌症等严重疾病。可以说，microRNA的出现揭示了基因调控的一个全新维度，其对所有复杂的生命形式至关重要。而安布罗斯和鲁夫坎找到microRNA的过程，也同样充满着传奇色彩。

作者：胡定坤

来源：科技日报