2024年诺贝尔生理学或医学奖揭晓 -- 微小RNA（microRNA）及其在转录后基因调控中的关键作用

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北京时间10月7日下午5点30分许，2024年诺贝尔生理学或医学奖揭晓。美国科学家Victor Ambros和Gary Ruvkun获奖，以表彰他们“发现microRNA及其在转录后基因调控中的作用”。他们将共享1100万瑞典克朗奖金（约合745万元人民币）。这是诺贝尔生理学或医学奖自1901年起第115次颁发。

发现与研究过程

诺贝尔奖委员会在声明中盛赞了两位科学家的突破性发现微小RNA（microRNA）及其在转录后基因调控中的关键作用，并称他们揭示了一种全新的基因调控原理。

在20世纪60年代，科学家们就发现了转录因子可以结合到DNA的特定区域，通过决定产生哪些mRNA（信使RNA）来控制遗传信息的流动。从那时起，数千种转录因子的鉴定被发现，在很长一段时间内人们认为基因调控的主要原理已经被解决。

然而，1993年，今年的诺贝尔奖两位得主发表了意想不到的发现，论文发表在1993年《细胞》杂志的两篇文章中，论述了一个新的基因调控机制，一种以前未知的微小RNA介导的新的基因调控原理！但这一发现当时并没有多大的影响力，科学界认为这种不寻常的基因调控机制被认为是模式生物秀丽线虫的一个特性，可能与人类和其他更复杂的动物无关。极大反响来自2000年鲁夫昆的研究小组发现microRNA的基因调控作用实际上普遍存在于整个生物界。

在接下来的几年里，数百种不同的microRNA被鉴定出来。今天，我们知道人类体内有超过一千种不同的microRNA。

遗传信息从DNA流动到mRNA再到蛋白质。人体内所有细胞的DNA中都储存着相同的遗传信息。这需要对基因活动进行精确的调控，以便在每种特定的细胞类型中只有正确的一组基因是活跃的。图片来源：诺贝尔生理学或医学奖委员会。

（A）秀丽隐杆线虫是了解不同细胞类型如何发育的有用模式生物。（B）Ambros和Ruvkun研究了lin-4和lin-14突变体。Ambros已经证明lin-4似乎是lin-14的负调节因子。（C）Ambros发现lin-4基因编码一种微小的RNA（microRNA），它不编码蛋白质。Ruvkun克隆了lin-14基因，两位科学家意识到lin-4 microRNA序列与lin-14 mRNA中的互补序列相匹配。图片来源：诺贝尔生理学或医学奖委员会。

Ruvkun克隆了第二个编码microRNA的基因let-7。该基因在进化过程中是保守的，现在已知microRNA调控在多细胞生物中是普遍存在的。。图片来自：诺贝尔生理学或医学奖委员会。

医学应用前景

01 基因调控：
microRNA不编码蛋白质，而是通过调控其他基因的表达来发挥作用。它们主要在转录后水平上调节基因表达，这意味着它们影响的是mRNA的稳定性和翻译过程，而不是mRNA的合成。

02 作用机制：
microRNA通常与目标mRNA分子的互补序列结合，这通常导致mRNA的降解或者抑制其翻译成蛋白质。这种调控可以减少特定蛋白质的产生，从而影响细胞的行为和功能。

03 多样性：
在多种生物中，包括植物、动物和某些病毒，都发现了microRNA。它们在不同的生物过程中起着重要作用，如发育、细胞分化和疾病发生等。

04 生物学功能：
microRNA参与许多生物学过程，包括细胞增殖、分化、凋亡（程序性细胞死亡）和免疫反应。它们通过调控多个基因的网络，对细胞表型和生物体的生理状态产生广泛影响。

microRNAs的开创性发现出乎意料，揭示了基因调控的新维度。图片来自：诺贝尔生理学或医学奖委员会。

05 疾病相关性：
没有microRNA，细胞和组织就无法正常发育。microRNA的异常调节会导致癌症，并且在人类中发现了编码microRNA的基因突变，导致先天性听力损失、眼睛和骨骼疾病、心血管疾病、代谢性疾病、免疫系统疾病、肝脏肾脏疾病等等。

因此，microRNA检测在临床上的应用前景是积极和乐观的，它有望在癌症等多种疾病的诊疗指导中发挥重要作用。随着研究的深入和技术的进步，microRNA检测有望成为临床实践中不可或缺的一部分，为疾病诊断和治疗提供了新的策略。

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