2024年10月7日，太空日报第91期
北京时间2024年10月7日17时30分，瑞典卡罗林斯卡医学院诺贝尔奖委员会宣布，美国科学家维克多·安布罗斯（Victor Ambros）和加里·鲁夫昆（Gary Ruvkun）荣膺2024年诺贝尔生理学或医学奖，以表彰他们发现微小RNA（microRNA）及其转录在后基因调控中的作用。
这一具有突破性的发现揭示了基因调控的新层面，对理解多细胞生物（包括人类）的发育和功能具有重要意义。
以下是科学背景：
多细胞生物从单细胞祖先进化而来，每种细胞类型获得了专门的功能，这需要越来越复杂的基因调控机制。
除了由作用于调控序列的 DNA 结合因子介导的转录基因调控外，随着生物体进化而来的复杂性不断增加，其他形式的控制系统也应运而生。
在数亿年的进化过程中，编码微小非编码RNA分子（即 microRNA）的基因在多细胞生物的基因组中不断扩展，对mRNA的稳定性和蛋白质翻译进行转录后调控。
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。
直到1993年维克多·安布罗斯（Victor Ambros）和加里·鲁夫昆（Gary Ruvkun）的发现，microRNA （微小 RNA）及其调控机制才得以揭示。
这两位诺贝尔奖获得者研究了突变的秀丽隐杆线虫（C. elegans），这些线虫因 lin-4 和 lin-14 基因位点的改变而出现发育缺陷。
安布罗斯的实验室克隆了lin-4基因，令人惊讶的是，lin-4并不编码蛋白质，而是编码一段22个核苷酸的非编码RNA。
与此同时，鲁夫昆的实验室确定lin-4通过其3'非翻译区（3’UTR）的多个元素调节lin-14的表达。
（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）安布罗斯和鲁夫昆研究了lin-4和lin-14突变体。安布罗斯已经证明lin-4似乎是lin-14的负调节因子。
（C）安布罗斯发现lin-4基因编码一种微小的RNA（microRNA），它不编码蛋白质。鲁夫昆克隆了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。
Credit：诺贝尔生理学或医学奖委员会
通过比较序列信息，他们确定了短非编码lin-4 RNA与lin-14 3'UTR元素之间的部分序列互补性。这一发现首次揭示了一种全新的调控RNA：microRNA。
鲁夫昆克隆了第二个编码microRNA的基因let-7。该基因在进化过程中是保守的。左图：后生动物的进化树，突出显示在进化树的分支上检测到 let-7 microRNA 表达的情况（+）或未检测到 let-7 表达的情况（-）。具有相似 let-7 RNA 表达发育模式的物种（早期阶段没有 let-7 表达；但在成体阶段有 let-7 表达）用 “Dev.” 表示。（Pasquinelli 等，2000）。右图：在过去 5 亿多年的时间里，microRNA 基因在多细胞生物的基因组中进化并扩展。Credit：诺贝尔生理学或医学奖委员会
2000年，鲁夫昆的实验室发现了高度保守的let-7微小RNA，随后在多个物种（包括人类）中鉴定出了同源的微小RNA。这一发现引发了对微小RNA的广泛研究，并发现微小RNA是一类庞大的调控分子，它们控制着大量编码蛋白质的基因网络。
安布罗斯和鲁夫昆的发现完全出乎意料，揭示了一种进化上保守的由微小RNA介导的转录后调控机制（unveiled an evolutionarily conserved post-transcriptional regulatory mechanism mediated by microRNAs），这在动物发育及成年组织功能中具有重要作用。
参考[1]https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2024/press-release/
[2]https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2024/advanced-information/
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