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2024年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎:微小RNA雖小,但不可小覷

燈塔醫(yī)檢
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一年一度、備受矚目的諾貝爾獎,今年照例率先公布了生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲獎名單。據(jù)新華社報道,瑞典卡羅琳醫(yī)學(xué)院宣布,美國科學(xué)家維克托·安布羅斯和加里·魯夫坎因發(fā)現(xiàn)微小核糖核酸(簡稱微RNA)及其在轉(zhuǎn)錄后基因調(diào)控中的作用而獲得2024年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

一、什么是微小RNA

微小 RNA 是一類在基因調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用的小型RNA分子。更具體的說,生物體內(nèi)的核糖核酸(RNA)分為兩種:一種是參與編碼蛋白質(zhì)的RNA,能指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)的信使 RNA;另一種是不能編碼蛋白質(zhì)的 RNA,即非編碼 RNA。miRNA 正是非編碼 RNA 中的一種。由于它的長度很短,僅有21-23個核苷酸組成,因此被稱作微小 RNA(miRNA)。miRNA 通過與靶 mRNA 的互補配對而在轉(zhuǎn)錄后水平上對基因的表達進行負調(diào)控,導(dǎo)致 mRNA 的降解或翻譯抑制。

那么,普通公眾如何來理解呢?先用形象比喻的方法來科普一下microRNA,看看它在基因表達調(diào)控中到底是一個什么樣的角色。

首先,我們要先來梳理好DNA、mRNA、microRNA之間的作用關(guān)系。我們不妨來做這樣一個比喻,我們身體細胞中的核糖體就像古代的御膳房,需要各種各樣的廚師,做出各種口味的食物,才能滿足皇帝的各種需求。

所以,御膳房大總管制定了一本龐大的食譜書(DNA),他每天給廚師們下達指令去做各種菜肴(蛋白質(zhì)),而RNA就是負責(zé)傳達各種指令的跑腿小太監(jiān),他負責(zé)將這本食譜書的某一頁抄寫下來并告訴廚師們具體要做什么餐,這被抄寫出來的這一頁食譜就是mRNA。

由于責(zé)任重大了,御膳房大總管怕廚師們干不好,就派遣了很多“小監(jiān)工”來監(jiān)督和調(diào)控廚師們的工作效率,而microRNA就是這些“小監(jiān)工”。

接著,讓我們看看“小監(jiān)工”(microRNA)在基因表達調(diào)控中如何相互配合進行工作的。

01 下指令

皇帝的需求總是變來變?nèi)?,有時候讓下面干活的人無所適從。比如,御膳房大總管突然說,今天需要減少某類菜肴的制作,“小監(jiān)工”microRNA快馬加鞭,就拿著“減量”指令牌,找到負責(zé)制作這類菜肴的廚師們,告訴他們:快快停工,快快減量!減少某個蛋白質(zhì)的合成量!

02 貼封條

可是有一些廚師們不聽指揮。有一些廚師們還大聲嚷嚷,我們都收到跑腿小太監(jiān)(RNA)下發(fā)的菜譜了,我們的職責(zé)就是:收到菜譜,立刻炒菜!“小監(jiān)工”microRNA可沒商量余地,二話不說,直接拿出“封條”把那些不聽話的廚師們當(dāng)場封殺。

“小監(jiān)工”microRNA一邊貼封條,一邊向更多的廚師們叫嚷:趕緊的!把RNA下發(fā)的菜譜收起來了,別看菜譜了,一看菜譜,就想炒菜,你們這幫家伙,不用腦子嗎?實在不行,把耳朵豎起來,聽聽指令!

03 半路殺

有時候,“小監(jiān)工”microRNA比我們預(yù)想的還要簡單粗暴,他們懶得去找廚師們費口舌了,直接在半路截住跑腿小太監(jiān),把“菜譜”直接撕毀,“沒了菜譜,看你們還怎么炒菜!”。當(dāng)然,學(xué)術(shù)一點,這個叫促進mRNA的降解。通過這樣的調(diào)控,microRNA幫助大總管維持平衡,不會生產(chǎn)過多或過少的菜肴。如果microRNA工作不正常,可能會導(dǎo)致工廠混亂,比如生產(chǎn)了太多不需要的產(chǎn)品或者太少重要的產(chǎn)品,這就像是身體出現(xiàn)了疾病。所以,microRNA就像是身體工廠中的小小調(diào)節(jié)器,它們雖然體積小,但作用大。microRNA通過這種方式調(diào)節(jié)細胞內(nèi)mRNA的數(shù)量和活性,從而精細調(diào)控基因表達,它們可以影響細胞生長、分化和代謝等多種生物過程。

神奇的是,單個microRNA可以調(diào)節(jié)許多不同的基因的表達,反之,單個基因可以被多個microRNA調(diào)節(jié),從而協(xié)調(diào)和微調(diào)整個基因網(wǎng)絡(luò),確保我們的身體能夠健康、有序地運作。

二、醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景

1、基因調(diào)控:

microRNA不編碼蛋白質(zhì),而是通過調(diào)控其他基因的表達來發(fā)揮作用。它們主要在轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)節(jié)基因表達,這意味著它們影響的是mRNA的穩(wěn)定性和翻譯過程,而不是mRNA的合成。

2、作用機制:

microRNA通常與目標mRNA分子的互補序列結(jié)合,這通常導(dǎo)致mRNA的降解或者抑制其翻譯成蛋白質(zhì)。這種調(diào)控可以減少特定蛋白質(zhì)的產(chǎn)生,從而影響細胞的行為和功能。

3、多樣性:

在多種生物中,包括植物、動物和某些病毒,都發(fā)現(xiàn)了microRNA。它們在不同的生物過程中起著重要作用,如發(fā)育、細胞分化和疾病發(fā)生等。

4、生物學(xué)功能:

microRNA參與許多生物學(xué)過程,包括細胞增殖、分化、凋亡(程序性細胞死亡)和免疫反應(yīng)。它們通過調(diào)控多個基因的網(wǎng)絡(luò),對細胞表型和生物體的生理狀態(tài)產(chǎn)生廣泛影響。

5、疾病相關(guān)性:

沒有microRNA,細胞和組織就無法正常發(fā)育。microRNA的異常調(diào)節(jié)會導(dǎo)致癌癥,并且在人類中發(fā)現(xiàn)了編碼microRNA的基因突變,導(dǎo)致先天性聽力損失、眼睛和骨骼疾病、心血管疾病、代謝性疾病、免疫系統(tǒng)疾病、肝臟腎臟疾病等等。

因此,microRNA檢測在臨床上的應(yīng)用前景是積極和樂觀的,它有望在癌癥等多種疾病的診療指導(dǎo)中發(fā)揮重要作用。隨著研究的深入和技術(shù)的進步,microRNA檢測有望成為臨床實踐中不可或缺的一部分,為疾病診斷和治療提供了新的策略。

評論
陳吉遷
少師級
微小 RNA 是一類在基因調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用的小型RNA分子
2024-12-24
大思快跑
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2024-12-17
風(fēng)生々水起
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