2024诺贝尔生理学或医学奖解读：他们的发现让人类重新认识基因调控

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中国青年报客户端北京10月7日电（中青报·中青网记者 樊未晨 实习生 梅藐）北京时间10月7日，2024年诺贝尔生理学或医学奖正式公布，获奖者为美国科学家维克托·安布罗斯（Victor Ambros）和加里·鲁夫坎（Gary Ruvkun），他们因发现微小核糖核酸及其在转录后基因调控中的作用而获得了该奖项。

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2024年诺贝尔生理学或医学奖公布，获奖者为美国科学家维克托·安布罗斯（Victor Ambros）和加里·鲁夫坎（Gary Ruvkun）。图片来自诺贝尔奖官网。

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中青报·中青网记者在诺贝尔奖官网上得知，维克托·安布罗斯于1953年出生在美国新罕布什尔州，1979年在麻省理工学院（MIT）获得博士学位，并在1979年至1985年间进行博士后研究。1985年，他成为哈佛大学的首席研究员，现在是马萨诸塞大学医学院的西尔弗曼自然科学教授。
加里·鲁夫坎于1952年出生在美国加利福尼亚州，1982年在哈佛大学获得博士学位，并在1982年至1985年期间担任麻省理工学院的博士后研究员。1985年，成为马萨诸塞州总医院和哈佛医学院的首席研究员。
9 q: c: m' D. c这两位年龄相仿的科学家的发现，让人类重新认识了基因调控。
0 J" m& e! s& ]. v人类的染色体信息可以看作是身体所有细胞的“说明书”，尽管每个细胞包含相同的基因和指令集，但不同类型的细胞，比如肌肉细胞或神经细胞，特征却截然不同，这些差异源于基因调控。
长期以来，人类认为已经了解了基因调控的主要原理，直到1993年，维克托·安布罗斯和加里·鲁夫坎的研究揭示了一种新的基因调控机制。

(A) 秀丽隐杆线虫（C. elegans）是理解不同细胞类型如何发育的有用模型生物。(B) 维克托·安布罗斯和加里·鲁夫坎研究了lin-4和lin-14突变体。(C) 两位科学家发现lin-4微小核糖核酸序列与lin-14 信使核糖核酸中的互补序列相匹配。图片来自诺贝尔奖官网。

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9 T9 o6 @0 Y$ |' r早在20世纪80年代末，维克托·安布罗斯和加里·鲁夫坎就共同在诺贝尔奖得主罗伯特·霍维茨的实验室担任博士后，在罗伯特·霍维茨的实验室中，他们研究了一种长度仅为1毫米的线虫——小蠕虫秀丽隐杆线虫（C. elegans）。尽管其体型微小，秀丽隐杆线虫却具有许多复杂生物体中也存在的特化细胞类型，比如神经细胞和肌肉细胞等，这些特征使得不起眼的小蠕虫秀丽隐杆线虫成为研究多细胞生物组织如何发育和成熟的有用模型。
在这个研究中，维克托·安布罗斯和加里·鲁夫坎对控制不同遗传程序激活时间的基因产生了兴趣。他们研究了两种突变线虫品系，lin-4和lin-14，发现lin-4基因似乎是lin-14基因的负调节因子，但如何抑制lin-14的活性仍不清楚。经过深入研究，他们揭示了lin-4基因产生了一种异常短的核糖核酸分子，这种核糖核酸不编码蛋白质，却能够抑制lin-14的活性。
最终，两位科学家确认了lin-4微小核糖核酸通过与lin-14信使核糖核酸（mRNA）中的互补序列结合，关闭lin-14从而阻止lin-14蛋白的生产。这一发现于1993年在国际学术期刊《细胞》（Cell）上发表。
不过，这一研究成果的发表起初并没有在科学界产生很大的反响，但随着2000年加里·鲁夫坎的研究小组发现了另一种广泛存在的微小核糖核酸（let-7）后，这一领域的被关注程度开始提升了。此后，数百种微小核糖核酸被识别出来，如今已知人类有超过一千个不同的微小核糖核酸基因，证明了微小核糖核酸调控在多细胞生物中的普遍性。
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加里·鲁夫坎克隆了let-7，这是第二个编码微小核糖核酸的基因，如今已知微小核糖核酸调控在多细胞生物中是普遍存在的。图片来自诺贝尔奖官网。

* J3 d: y! }/ d8 L$ Z) i其实，由维克托·安布罗斯和加里·鲁夫坎首次揭示的微小核糖核酸的基因调控机制，已经在数亿年间发挥作用。
研究表明，如果没有微小核糖核酸，细胞和组织就无法正常发育。微小核糖核酸调控异常还可能导致癌症，现在已经在人类中发现了编码微小核糖核酸的基因突变，这些突变会引发如先天性听力损失、眼部和骨骼异常等疾病。参与微小RNA生成的某种蛋白质的突变会导致DICER1综合征，这是一种与多种器官和组织的癌症相关的罕见但严重的综合征。
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微小核糖核酸的开创性发现是出乎意料的，揭示了基因调控的一个新维度。图片来自诺贝尔奖官网。

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% c7 @5 K# S5 p7 f' {; t3 |诺贝尔奖官网上对两位科学家的贡献有这样的描述：维克托·安布罗斯和加里·鲁夫坎在小蠕虫秀丽隐杆线虫中的开创性发现是出乎意料的，揭示了基因调控的一个新维度，这对所有复杂生命形式都至关重要。
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