刚刚！北京时间今天17:30，诺奖委员会宣布将2024年诺贝尔生理学或医学奖授予维克多·安布罗斯 （Victor Ambros） 和加里·鲁夫昆 （Gary Ruvkun），由于其发现 microRNA 及其在转录后基因调控中的作用。

在1960年代，研究揭示了转录因子——一类特殊蛋白质，能够与DNA的特定区域结合，并通过调控mRNA的产生来控制遗传信息的流向。自此之后，已鉴定出数千种转录因子，人们一度认为基因调控的主要机制已被揭开。

然而，1993年，一项出乎意料的发现，揭示了基因调控的新层面，这一层面在进化过程中既关键又保守。

1980年代后期，在Robert Horvitz实验室，Victor Ambros和Gary Ruvkun作为博士后研究员，与Sydney Brenner和John Sulston一同工作，专注于研究1毫米长的秀丽隐杆线虫C. elegans。

他们研究了两种突变蠕虫菌株lin-4和lin-14，这两种菌株在发育过程中表现出遗传程序激活时间的缺陷。他们的目标是识别突变基因并揭示其功能。

Ambros此前已证明lin-4基因似乎是lin-14基因的负调节因子，但lin-14活性被阻断的具体机制尚不清楚。

带着对这些突变体及其潜在关系的浓厚兴趣，Ambros和Ruvkun开始解开这些谜团。

博士后研究结束后，Ambros在哈佛大学新成立的实验室中进一步分析了lin-4突变体。通过有系统的作图，他们成功克隆了该基因，并意外发现lin-4基因产生一个异常短的RNA分子，该分子缺乏蛋白质编码序列。这些惊人的结果表明，来自lin-4的这种小RNA负责抑制lin-14。

与此同时，Gary Ruvkun在麻省总医院和哈佛医学院新成立的实验室中研究了lin-14基因的调控机制。与当时已知的基因调控机制不同，Ruvkun发现lin-4并不是通过产生lin-14的mRNA来发挥作用。

遗传信息的流转过程，即从DNA转录为mRNA，再由mRNA翻译为蛋白质，构成了生命体系中信息传递的核心路径

这种调节似乎发生在基因表达的后期阶段，通过关闭蛋白质生产来实现。实验还揭示了lin-14 mRNA中的一个关键片段，该片段对于其被lin-4抑制至关重要。

两位研究者比较了他们的发现，从而得出了突破性的结论。他们发现，短的lin-4序列与lin-14 mRNA关键片段中的互补序列相匹配。进一步的实验表明，lin-4 microRNA通过与mRNA中的互补序列结合来关闭lin-14，从而阻断lin-14蛋白的产生。

这一发现揭示了一种新的基因调控机制，由一种之前未知的RNA类型——microRNA介导。这些结果于1993年发表在《细胞》杂志的两篇文章中。

Ruvkun 克隆了 let-7，这是编码 microRNA 的第二个基因

然而，这些发表的结果最初并未在科学界引起广泛关注。尽管结果有趣，但这种不寻常的基因调控机制最初被认为仅是秀丽隐杆线虫的一个特点，可能与人类和其他更复杂的动物无关。2000年，当Ruvkun的研究小组发表了他们发现的另一种由let-7基因编码的microRNA时，这一看法发生了改变。与lin-4不同，let-7基因在动物界中高度保守。

这篇文章引起了巨大兴趣，并在接下来的几年里推动了数百种不同microRNA的发现。如今，我们知道人类拥有一千多个不同的microRNA基因，并且microRNA介导的基因调控在多细胞生物中普遍存在。

除了发现新的microRNA外，几个研究小组的实验还阐明了microRNA如何产生并递送到受调控mRNA中的互补靶序列的机制。microRNA的结合会导致蛋白质合成抑制或mRNA降解。

有趣的是，单个microRNA可以调节多个不同基因的表达，而单个基因也可以被多个microRNA调节，从而实现基因网络的协调和微调。

此外，用于产生功能性microRNA的细胞机制也被用于在植物和动物中产生其他小RNA分子，例如作为保护植物免受病毒感染的手段。2006年诺贝尔奖得主Andrew Z. Fire和Craig C. Mello描述了RNA干扰现象，其中通过向细胞中添加双链RNA来灭活特定的mRNA分子。

总的来说，这项研究揭示了microRNA的存在：lin-4的发现被认为是microRNA领域的开端。随着研究的深入，越来越多的microRNA被发现，并证实它们在生物体的生长、发育、细胞周期进程、凋亡和衰老等生物学过程中发挥重要作用。

同时，推动了表观遗传学的发展：microRNA作为一种特殊的表观遗传学修饰，成为当下研究的热点与重点。它们通过调控基因表达，影响生物体的性状和疾病的发生发展。

为疾病治疗提供新手段：microRNA的发现为疾病治疗提供了新的思路。通过调控microRNA的表达，可以影响相关基因的表达水平，从而达到治疗疾病的目的。