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当前:12版(2024年10月09日) 上一版 下一版
微小RNA揭开基因调控之谜
□胡定坤

       同一个人的所有细胞都包含相同的染色体,但不同的细胞类型,如肌肉和神经细胞,却有着非常不同的特性,这些差异是如何产生的?答案在于基因调控,它使不同的细胞产生不同的蛋白质。

       小蠕虫带来大突破

       20世纪80年代末,安布罗斯和鲁夫昆研究了一种长度不到1毫米的小蠕虫秀丽线虫,并将目标对准了它的两个突变株“lin-4”和“lin-14”。巧合的是,安布罗斯已经发现lin-4基因似乎是lin-14基因的负调控者。然而,其中的抑制机制并不清楚。

       直到博士后结束,安布罗斯在哈佛大学的实验室中得到了一个意想不到的发现:lin-4基因产生的一个异常短的RNA(即微小RNA),恰恰是抑制lin-14的“幕后黑手”。与此同时,鲁夫昆也发现lin-4并不影响lin-14基因产生mRNA,而是抑制mRNA生产蛋白质。他还发现lin-14的mRNA有一个关键片段,是lin-4对其进行抑制的“抓手”。

       于是,两位科学家在交流后得到了一个突破性的结果:lin-4中的超短RNA与lin-14中mRNA的关键片段序列互补,超短RNA正是通过与mRNA结合“关闭”lin-14,阻止其蛋白质的产生。他们发现了以前未知的、基于微小RNA的基因调控机制!

       此前,科学家们认为是一种名为“转录因子”的特殊蛋白质,通过结合到DNA的特定区域,决定产生哪些mRNA来实现基因调控。

       由沉默到巨大轰动

       但是,1993年,当安布罗斯和鲁夫昆在《细胞》杂志发表上述成果时,迎接他们的却是科学界的沉默。尽管是前所未有的发现,但科学界认为这种机制可能是秀丽线虫的一个特性,与人类和其他更复杂的动物无关。

       直到2000年,当鲁夫昆研究小组公布其发现的另一种由let-7基因编码的微小RNA时,沉默变成了巨大轰动。与lin-4不同,let-7基因存在于整个动物界。这一发现引起了科学界的“寻宝热潮”,在接下来的几年里,数百种不同的微小RNA被鉴定出来。

       今天,我们知道人类体内有超过1000种不同的微小RNA,没有它们,细胞和组织就无法正常发育,其异常和突变可能导致癌症等严重疾病。可以说,微小RNA的出现揭示了基因调控的一个新的维度,对所有复杂的生命形式至关重要。而安布罗斯和鲁夫昆发现微小RNA的过程也是同样的传奇和精彩! (据《科技日报》)