10月7日,卡罗林斯卡医学的诺贝尔大会决定将2024年诺贝尔生理学或医学奖联合授予Victor Ambros和Gary Ruvkun,以表彰他们“发现microRNA及其在转录后基因调控中的作用”
1993年,他们发表了意想不到的发现,描述了一种新的基因调控水平,这种水平在整个进化过程中具有高度的重要性和保守性。
具有深远生理意义的微小RNA
Victor Ambrose和Gary Ruvkun发现了microRNA,这是一类新的微小RNA分子,在基因调控中起着至关重要的作用。他们在秀丽隐杆线虫中的突破性发现揭示了一种全新的基因调控原理。事实证明,这对包括人类在内的多细胞生物至关重要。MicroRNAs被证明对生物体的发育和功能至关重要。
维克托·安博斯在哈佛大学任助理教授期间作出了今天获奖、当时超前的工作。哈佛大学当年就不欣赏他,他没有能够获得哈佛的终身教职,默然离开。今天,他应该云开雾散见晴天了。
从线虫到人类的惊人发现
如今,这一重大发现源于 Ambros 和 Ruvkun 对一种非常简单的动物——线虫的研究。上世纪 80 年代,Ambros 和 Ruvkun 在研究线虫生长相关的生理学机制时,偶然发现了一个奇怪的“指挥官”。这个“指挥官”就是 lin-4 基因。
通常,基因的工作是指导细胞制造蛋白质,就像工厂里的设计图纸。但是,lin-4 这个“指挥官”不一样,它不制造蛋白质,而是产生了一种很短的 RNA 分子。更有趣的是,这个短小的 RNA 分子似乎能够影响另一个基因 lin-14 的工作。
这就好比在一个大工厂里,发现了一个小小的开关,居然能控制整个生产线的运转!
1993 年,Ambros 和 Ruvkun 分别发表论文,解释了这个神奇的控制过程。他们发现 lin-4 RNA 就像一把钥匙,能够与 lin-14 基因产生的信使 RNA(也就是 mRNA,注意其缩写容易与 microRNA 混淆)的某些部分完美匹配。当这把“钥匙”插入“锁孔”后,就会阻止 lin-14 产生蛋白质。
科学家们在研究 lin-4 和 lin-14 这两个基因时,发现了一件非常有趣的事情。lin-4 基因产生的一小段 microRNA,就像一个微型密码,而这个密码恰好能部分匹配 lin-14 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!
(图片来源:诺贝尔生理学或医学奖委员会。插图:Mattias Karlén)
microRNA 的发现就像是揭示了生命中的一个隐藏开关,为我们理解生命如何精确调控自己开启了一扇新的大门。
然而,这个发现一开始并没有引起太多关注。
直到 2000 年,Ruvkun 的实验室发现了名为 let-7 的第二个微小 RNA。让科学家们兴奋的是,let-7 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。