2024年诺贝尔生理学或医学奖于北京时间10月7日下午17点30分左右公布,今年的获奖者是维克托·安布罗斯(Victor Ambros)和加里·鲁夫昆(Gary Ruvkun)两位科学家,以表彰他们发现了microRNA(微小核糖核酸)这个长度约为22个核苷酸的小分子非编码RNA及其在转录后基因调节中的作用,并阐明了控制基因活动的基本原则的杰出贡献。
2024年诺贝尔生理学或医学奖获得者
刚刚获得诺奖的miRNA是什么?
microRNA(简称miRNA)是一类内源性的小型非编码RNA分子,通常由19到25个核苷酸组成。
它们在真核生物中广泛存在,并且在调控基因表达方面发挥着重要作用。miRNA通过与目标mRNA(信使RNA)的互补配对,影响mRNA的稳定性和/或阻止其翻译成蛋白质。
miRNA的作用机制通常包括以下几个步骤
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转录:miRNA基因首先被转录成初级miRNA(pri-miRNA)。
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加工:pri-miRNA在细胞核内被加工成大约70个核苷酸的发夹结构的前体miRNA(pre-miRNA)。
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出核:pre-miRNA被转运到细胞质中。
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成熟:在细胞质中,pre-miRNA被进一步加工成成熟的miRNA,通常由两个核苷酸组成的小分子,称为miRNA双链。
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结合:成熟的miRNA双链中的一个链(通常称为成熟miRNA)被整合到RNA诱导的沉默复合体(RISC)中。
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调控:RISC复合体通过miRNA与目标mRNA的互补配对,导致mRNA的降解或抑制其翻译。
总的来说 miRNA主要功能是调控基因表达。它们通过与目标mRNA的3’非翻译区(3’UTR)的互补配对,导致mRNA的降解或抑制其翻译成蛋白质。
图1. miRNA的形成机制(图源自网络)
我们可以将存储在染色体中的信息,比作身体所有细胞的说明书。每个细胞都包含相同的染色体,因此每个细胞都有着完全相同的基因集和完全相同的指令集。然而,不同的细胞类型,如肌肉细胞和神经细胞,他们有着大相径庭的特征。这些差异是如何产生的?答案就是基因的调节。基因调节让每个细胞能够选择性地执行相关指令,确保了只有一组正确的基因,会在一种细胞类型中,处于活跃状态。
Victor Ambros和Gary Ruvkun致力于探索不同细胞类型都是如何发育的。他们发现了microRNA,这种微小的RNA分子在基因调节中起着至关重要的作用。他们的开创性地揭示了一种全新的基因调节原理,该原理对包括人类在内的多细胞生物都至关重要。人类基因组编码了一千多种microRNA,对它们的深入研究逐渐让我们能从全新的角度理解基因调节。
事实证明,microRNA对生物体的发育和功能至关重要,还为很多疾病的诊断和治疗提供了新思路。当身体出现某些疾病时候,特定的microRNA水平,就会发生异常的变化,医学上就可通过患者的血液或者尿液进行检测,帮助患者早期发现潜在疾病。
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