界面新聞記者 | 李科文
界面新聞編輯 | 謝欣
北京時間10月7日下午，瑞典諾貝爾獎大會宣布，科學家維克托·安博斯（Victor Ambros）和加里·魯弗肯（Gary Ruvkun）獲得2024年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎，以表彰他們在發(fā)現(xiàn)微小核糖核酸（Micro RNA）及其在轉錄后基因調(diào)控中的作用。
維克托·安博斯1953年出生于美國新罕布什爾州漢諾威。他于1979年在馬薩諸塞州劍橋的麻省理工學院（MIT）獲得博士學位，并于1979年至1985年在那里從事博士后研究。1985年，他成為哈佛大學的主要研究員。1992年至2007年期間，他擔任達特茅斯醫(yī)學院的教授。如今，他是馬薩諸塞大學醫(yī)學院伍斯特分校的銀曼自然科學教授。
加里·魯弗肯1952年出生于美國加利福尼亞州伯克利。他于1982年在哈佛大學獲得博士學位，并于1982年至1985年在馬薩諸塞州劍橋的麻省理工學院（MIT）擔任博士后研究員。1985年，他成為馬薩諸塞總醫(yī)院和哈佛醫(yī)學院的主要研究員，現(xiàn)任遺傳學教授。
諾貝爾獎大會官方表示，維克托·安博斯和加里·魯弗肯發(fā)現(xiàn)的微小核糖核酸調(diào)控機制描述了一種新的基因調(diào)控層次。他們首次揭示的微小核糖核酸的基因調(diào)控機制已經(jīng)存在數(shù)億年。這一機制促進了越來越復雜的生物體的進化。
揭示了基因調(diào)控新層面
染色體中的信息可以類比為身體中所有細胞的說明手冊。每個細胞都包含相同的染色體，因此具有相同的基因和指令集。但不同類型的細胞，如肌肉細胞和神經(jīng)細胞，卻表現(xiàn)出完全不同的特征和功能。
這種差異的根本原因就在于基因調(diào)控。它允許每種細胞類型根據(jù)其功能和需求，選擇激活特定的基因，從而保證正確的基因集在相應細胞中被激活。這種機制是生物體內(nèi)高度復雜的生物功能得以實現(xiàn)的基礎。
在微小核糖核酸調(diào)控機制被發(fā)現(xiàn)之前，科學界普遍認為基因調(diào)控主要依賴于轉錄因子。
轉錄因子是一類特殊的蛋白質(zhì)，它們通過結合到脫氧核糖核酸（DNA）上的特定區(qū)域，調(diào)控特定基因的轉錄，即決定哪些基因被轉錄為信使核糖核酸（mRNA）。這個過程被視為基因表達的核心機制，科學家們也成功鑒定出了數(shù)千種轉錄因子，認為這一模式基本解釋了基因調(diào)控的主要原理。
但微小核糖核酸的發(fā)現(xiàn)顛覆了這一認知。即，這一發(fā)現(xiàn)揭示了基因調(diào)控的另一個重要層面，基因調(diào)控并不止于轉錄。
微小核糖核酸可以通過與信使核糖核酸結合，在轉錄后層次調(diào)節(jié)基因表達，抑制或降解信使核糖核酸，阻止其被翻譯成蛋白質(zhì)。
與轉錄因子的調(diào)控不同，微小核糖核酸通過干預信使核糖核酸的穩(wěn)定性和翻譯效率，實現(xiàn)了更精確的基因表達調(diào)控。
這一機制也解釋了為什么相同的遺傳信息在不同細胞類型中可以導致截然不同的表達結果。
最初并未引起廣泛關注
上世紀80年代末，維克托·安博斯和和加里·魯弗肯在研究僅有1mm長的秀麗隱桿線蟲（學名：Caenorhabditis elegans，C. elegans）。
秀麗隱桿線蟲是如今研究多細胞生物體組織發(fā)育和成熟的常用模型。其擁有許多特殊的細胞類型，比如在更大、更復雜的動物有的神經(jīng)和肌肉細胞。
其中，他們發(fā)現(xiàn)秀麗隱桿線蟲中的lin-4基因似乎能對lin-14基因進行負向調(diào)節(jié)，但機制并不清楚。
為了尋找背后的調(diào)控機理，他們分頭進行了探索。
最終的研究結果讓科學家們大感意外。他們發(fā)現(xiàn)，lin-4基因真正起作用的關鍵部分，竟然是兩種微小核糖核酸。
其中一種只有61個堿基，比當時已知最短的功能性核糖核酸（RNA）（75個堿基）還要短。另一種核糖核酸則更短，它只有22個堿基。
不過，在當時，此發(fā)現(xiàn)最初并未引起廣泛關注。許多科學家認為，此現(xiàn)象或僅是線蟲這一生物的獨特之處。
直到世紀之交，維克托·安博斯和和加里·魯弗肯的發(fā)現(xiàn)才被多方驗證。
1998年，安德魯·法爾（Andrew Fire）和克雷格·梅洛（Craig Mello）發(fā)現(xiàn)了核糖核酸干擾（RNAi）現(xiàn)象，揭示了核糖核酸在基因調(diào)控中的作用，并于2006年獲得諾貝爾獎。
1999年，戴維·鮑爾庫姆(David Baulcombe)證明25個堿基長的核糖核酸也能調(diào)控植物中的信使核糖核酸活性，進一步表明這一機制在多種生物中普遍存在。
2000年，維克托·安博斯和和加里·魯弗肯在線蟲中發(fā)現(xiàn)另一種受微小核糖核酸調(diào)控的基因，2001年又找到了數(shù)百個類似基因，這些基因在人類中也有保守存在。
最終，主流學界終于意識到這項研究的重要性，重新梳理了核糖核酸的功能，發(fā)現(xiàn)了許多不直接編碼蛋白質(zhì)但參與細胞生理活動的核糖核酸。