【微课堂】2024年的生物学诺贝尔奖到底有多厉害？

生物微课堂 | 第4期--微小RNA

综合生物公司2024年10月08日12:28北京

编者按:生物是一门研究生命现象和生命活动规律的科学，与人类生活密切相关。在美妙的生物世界中，我们每一刻都在感受生物之美，探索生命之妙，享受生活之趣。为了让大家更好地体会生物学的魅力，综合生物公司将推出生物微课堂栏目，向大家介绍生物的奥秘。本期生物微课堂向大家介绍的是 --Victor Ambros和Gary Ruvkun发现的微小RNA。

2024年10月7日，瑞典卡罗琳医学院宣布，将2024年诺贝尔生理学或医学奖授预科学者维克托 · 安布罗斯和加里 · 鲁夫昆，表彰他们发现了微小RNA及其在转录后基团在转录中的作用。victor Ambros和Gary Ruvkun发现的微小RNA，这是一类在基质中发挥关键作用的新型小RNA分子。他们在小蠕虫秀丽隐蛛丝虫(C. elegans)中的反应性发现揭示了一种全新的因活化原理。这一发现对包括人类在内的多细胞生物至关重要。微小RNA在生物体的发展和功能中被证明是根本重要的。MicroRNA是什么MicroRNA (miRNA) 是一类内生的，长度约为20-24个核受体的小RNA，其在细胞内具有多种重要的调节作用。每个miRNA可以有多个烷基因而几个miRNA也可以调节同一个基因。这种复杂的调节网络既可通过一个miRNA来表达多个基团，也可通过几个miRNA的组合来表达精细调控某一个基团。推测，miRNA调节着人类三分之一的基础。最近的研究表明大约有70% 的哺乳动物MiRNA是位于TUs区 (TranscriptionUnits，TUs ) ( Rodriguez et al，2004)，且其中大部分是位于子区( Kim & Nam，2006) 。些镊子MiRNA的位置在不同的物种中是高度保守的; miRNA不仅仅在基团位置上保守，序列上也呈高度的同源性(Pasquinelli etal，2000 ; Ruvkun et al，2001 ; Lee & Ambros，2001) 。miRNA高度的可维护性与其功能的重要性有密切的关系。miRNA与其因的进化有密切的联系，研究其进化历史有助于进一步了解其作用机制和功能。

MicroRNA功能科学家开始承认这些普遍存在的小分子在真核基团表达调控中有广泛的作用。在线虫，果蝇,小老鼠和人等物质中已经发现的数百个miRNAs中的多数具有和其他参与碱基表达的分子一样的特征 -- 在不同组织，不同发育阶段中miRNA的水平有显著差异这种miRNAs表达模式具有分化的相位性和时序性(differential spatial and temporal expression patterns)，提示miRNAs有可能作为参与碱基表达的分子，因而具有重要意义。第一个被确认的miRNA -- 在线虫中首次发现的lin-4和let-7，可通过部分 --- 结合到目的MRNA的3'非编码区(3'UTRs)，以一种未知方式诱发蛋白质翻译抑制，转录抑制蛋白质合成通过控制一组关键mRNAs的翻译从调控线虫发育进程(reviewed in Pasquinelli 2002)。bantam miRNA是第一个被发现原癌基因作用的miRNA。除lin-4，let-7，已知还有一些miRNAs可能参与细胞分化和组织发育过程中起重要作用的基础出院后麻醉例如mir-14，mir-23等。在植物miRNAs的研究中有线索提示miRNAs可能参与植物的发育过程。一是在carpel factory (car)1,000股中3个miRNAs的表达水平显著下降。CARPEL FACTORY是一种类似Dicer的酶，参与植物的发育，其缺失株表现为胚胎和叶片发育的缺陷。实验结果提示这种缺陷是由于缺少miRNAs加工而造成的。多数的植物miRNAs在某些特定组织中高水平表现也提示他们可能参与了植物组织的发育。对一部分miRNAs的研究分析提示:miRNAs参与生命过程中一系列的重要进程，包括早期发育(Reinhart 2000)，细胞凋亡,细胞凋亡,细胞死亡(Brennecke 2003),脂肪代谢(Xu 2003)和细胞分化(Kawasaki 2003)。此外，一项研究表明，2个miRNAs水平的下降和慢性粒细胞白血病之间的显著关，提示miRNAs和癌症之间可能有潜在的关系(Calin 2002); 由于miRNAs存在的广泛性和多样性，提出miRNAs可能有非常广泛的多样的生物功能。尽管对miRNA的研究还处于初级阶段，推测miRNAs在高级真核生物对体内基因表达的催化作用和转录因子一样重要。一种观察方法是:miRNAs可能代表在一个新发现的层次上的基因表达调控方式。然而，大多数miRNAs的功能仍然是个谜。