2024年诺贝尔生理学或医学奖颁发给美国科学家维克托·安博斯（Victor Ambros）和加里·鲁夫坎（Gary Ruvkun），以表彰他们发现了微小RNA（microRNA，miRNA，微小核糖核酸）及其在转录后基因调控中的作用。微小RNA的背后，隐藏着怎样的“生命奥秘”？

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让细胞遵循正确“说明书”

我们知道脱氧核糖核酸（DNA）中保存着人类的全部遗传信息，这些信息堪称我们体内所有细胞的“工作说明书”。每个细胞都含有相同的染色体，因此拿根头发也能测DNA。

而联系DNA和蛋白质之间的桥梁是RNA（核糖核酸）。RNA的种类繁多功能多样，它们有细胞里的信使（信使RNA)、运输工具（转运RNA）和车床（核糖体RNA)。

但细胞们为什么会表现出不同的功能？例如，肌肉细胞需要有力收缩，而神经细胞则要快速传递信号。那么相同的基因到了不同的细胞中，是如何确定哪段信息被激活呢？

答案就在于基因调控。它允许每个细胞只激活自己需要的基因片段。也就是说，通过精确控制基因的开启和关闭，每种细胞类型都能选择性地使用适合自己的那部分“说明书”。

20世纪60年代，人们发现一种称为转录因子的特殊蛋白质可以与脱氧核糖核酸中的特定区域结合，合成相应的信使核糖核酸（信使RNA），而信使RNA又作为模板，合成表达特定基因功能的蛋白质。从那时起，数千种转录因子被鉴定出来，人们一度认为基因调控的主要原理已经被研究清楚了。

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新的控制密码

近些年来，人类发现了更多不同种类的RNA分子。1993年，安博斯和鲁夫坎在研究秀丽隐杆线虫时有了大发现。这种结构简单的蠕虫只有1毫米长，但已经分化出肌肉和神经细胞，是研究多细胞生物的重要标本。

微小RNA发现过程

两位科学家分别研究了线虫的两个突变类型：lin-4和lin-14。安博斯首先在这种蠕虫身上发现了一种仅有22个核苷酸组成的非编码短链RNA，它能改变蠕虫的发育时长，被称作微小RNA（microRNA）。

几乎同一时期鲁夫坎理清了其调控机制，指出基因调控发生在蛋白质合成阶段，而不是信使RNA生成阶段。2000年，鲁夫坎又发现了存在于所有动物的细胞中的微小RNA let-7，确定微小RNA在人类细胞中一样起作用。

微小RNA装载在蛋白复合体中，通过与mRNA的3`非编码区域（3`UTR）结合，抑制细胞质中的mRNA的翻译或降低mRNA稳定性，达到促进mRNA的降解或剪切的目的。从而调节细胞内的各种生物过程，如发育、细胞增殖、分化以及凋亡。

这是人们在转录子之外发现的一条新的调控机制，它可以抑制信使RNA的功能，从而使细胞表现出不同的特性。这种调控机制使得生物越来越复杂，才得以进化出人类。

如今，科学家们已发现人类有超过1000种不同的微小RNA，它们的发夹结构（miRNA会弯出一个环，像发夹）通常来自非编码转录本或内含子。由于成熟的mRNA上会剪切掉内含子，此前曾经被认为是进化过程中的废弃编码，现在发现它其实是有用的。

不同能力的小RNA分子

近年来，张振宇团队还发现它们能在血液、唾液、母乳、尿液等体液中稳定存在，起着调控细胞间通信的作用。因此检验体液中出现了哪些种类的微小RNA就能诊断部分疾病。

已有许多研究表明，微小RNA与癌症、听力丧失等多种疾病有关。很多科学家正试图制造反义序列来干预这些微小RNA的作用，由此实现对肿瘤组织的控制。