微小RNA是什么?它的发现者刚刚获得诺贝尔奖
10月7日,刚刚瑞典卡罗琳斯卡医学院宣布将2024年诺贝尔生理学或医学奖授予维克多·安布罗和加里·鲁夫昆。诺贝这是尔奖九游为了表彰他们发现了微小RNA。
微小RNA在生物体中非常重要,刚刚但最开始没人能理解,诺贝只认为它们是尔奖“无用之物”,这个诺奖级的刚刚成果也一度被“尘封”。微小RNA到底是诺贝什么?为什么说这个诺奖既出人意料而又在情理之中?
“全世界没人看得懂”的诺奖成果
与为人所熟知的脱氧核糖核酸(DNA)相比,核糖核酸(RNA)显得有点低调。尔奖
中学生都知道,刚刚生物体中有一条“中心法则”:遗传信息从DNA传递给RNA,诺贝再从RNA传递给蛋白质,尔奖完成遗传信息的刚刚九游转录和翻译过程。
这是诺贝生命奥秘的关键:亘古流传的遗传密码,变成一个个鲜活的尔奖生命体。这个过程中DNA“唱主角”,RNA则担任配角,承担传递信息、指导蛋白质合成等作用。
但生物体中还有很多非编码RNA,它们并不指导蛋白质的合成,人类一度搞不清楚它们到底有什么用(有些至今都还不清楚)。其中的一部分,人类逐步研究出了他们的功能,并将它们命名为 rRNA、tRNA、snRNA等。
微小RNA正是被人类逐步搞懂的RNA之一。由于它的长度很短,仅有21个至23个核苷酸组成,因此被称作微小RNA(miRNA)。
人类对微小RNA的认识是“从无到有”的,所以当维克多·安布罗做出他的诺奖级成果时,世界上的其他人(除了加里·鲁夫昆以及他们两人的团队)都没有看懂。
第一个被命名的微小RNA,是1993年维克多·安布罗发现的lin-4。当时,维克多·安布罗还是哈佛大学的助理教授,他在研究中发现,有一段非常小的RNA可以通过抑制一些基因的翻译,来调控秀丽线虫的发育过程。
这篇文章当年发表在《细胞》上,但“全世界没人看得懂”。维克多·安布罗没有得到哈佛的终身教职,被迫离开,自己默默坚持研究,逐渐被人们遗忘。
与维克多·安布罗分享这次诺奖的加里·鲁夫昆,同样参与了上述对lin-4的研究,同样没有得到认可。直到7年后的2000年,加里·鲁夫昆在秀丽线虫中发现了第2个微小RNA——let-7。
两个微小RNA接连被发现,终于吸引到其他科学家加入发现新的微小RNA的过程中。非编码RNA研究的时代到来了。
2008年,维克多·安布罗、加里·鲁夫昆和戴维·鲍尔库姆一起获得了拉斯克奖,以表彰他们在微小RNA中开创性的研究。后来,终于看懂的哈佛大学重新邀请维克多·安布罗,他果断地拒绝了,并在马萨诸塞州大学建立了新的实验室。
有望被用于癌症、糖尿病治疗等
刚才已经提到,微小RNA等非编码RNA之所以不被了解,很主要的原因是,人类误以为它们并不参与蛋白质合成,或者说不参与基因表达。
维克多·安布罗在1993年的研究就指出,秀丽线虫细胞内一段非常小的RNA——lin-4,可以通过抑制一些基因的翻译,来调控其个体的发育过程。
而加里·鲁夫昆在线虫中发现的let-7,与lin-4的调控机制相同。特别重要的是,let-7在动物中高度保守(可简单理解为,在不同动物包括人类中的let-7都高度相似),在果蝇、斑马鱼、海胆和人类中都有这种微小RNA。
加里·鲁夫昆通过一系列巧妙的实验证明,lin-4能抑制一种蛋白质(lin-14)的表达;如果将lin-4突变掉,能让成年的线虫重新长出幼嫩的皮肤。lin-7则进一步证明了,这种负调控(lin-7增加则lin-14减少,反之亦然)在不同生物中普遍存在。
如今,距离lin-4被发现已经过去30年,更多的微小RNA逐步被人类发现和理解。
比如,肌肉细胞中miR-1和miR-133与肌肉生长发育紧密相关;miR-143/145可以共同促进小鼠平滑肌细胞分化、抑制细胞增殖从而调控平滑肌细胞命运;在口腔癌症中miR-371等是潜在的诊断标记物……
人们充分意识到微小RNA对基因调控具有普遍意义。在2006年,诺贝尔生理学或医学奖颁给了安德鲁·法尔和克雷格·梅洛,以表彰他们在RNAi(RNA干扰,指某些双链小RNA能够沉默基因表达的现象)领域作出的贡献。
但作为微小RNA研究的奠基人,维克多·安布罗和加里·鲁夫昆当时没有获奖。诺奖评选委员会很少会针对同一个领域重复颁奖,所以,大家都觉得他俩不会凭借发现微小RNA这一成果获奖了。
还好,时间最终给了他们答案,维克多·安布罗和加里·鲁夫昆的贡献值得为大众所知。
微小RNA的发现,将人类对遗传之谜的认识向前大大推进了一步,微小RNA与癌症、糖尿病等密切相关,随着研究进一步深入,未来很可能衍生出新的疾病治疗手段。
南方+记者 钟哲
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