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一年一度、备受瞩目的诺贝尔奖,今年照例率先公布了生理学或医学奖获奖名单。据新华社报道,瑞典卡罗琳医学院宣布,美国科学家维克托·安布罗斯和加里·鲁夫坎因发现微小核糖核酸(简称微RNA)及其在转录后基因调控中有哪些用途而获得2024年诺贝尔生理学或医学奖。
1、什么是微小RNA
微小 RNA 是一类在基因调控中发挥重点用途的小型RNA分子。更具体的说,生物体内的核糖核酸(RNA)分为两种:一种是参与编码蛋白质的RNA,能指导合成蛋白质的信使 RNA;另一种是不可以编码蛋白质的 RNA,即非编码 RNA。miRNA 正是非编码 RNA 中的一种。因为它的长度非常短,仅有21-23个核苷酸组成,因此被称作微小 RNA(miRNA)。miRNA 通过与靶 mRNA 的互补配对而在转录后水平上对基因的表达进行负调控,致使 mRNA 的降解或翻译抑制。
那样,普通公众怎么样来理解呢?先用形象比喻的办法来科普一下microRNA,看看它在基因表达调控中到底是一个哪种角色。
第一,大家要先来梳理好DNA、mRNA、microRNA之间有哪些用途关系。大家可以来做如此一个比喻,大家身体细胞中的核糖体就像古时候的御膳房,需要各种各样的厨师,做出各种口味的食物,才能满足皇帝的各种需要。
所以,御膳房大总管拟定了一本庞大的菜谱书(DNA),他天天给厨师们下达指令去做各种菜肴(蛋白质),而RNA就是负责传达各种指令的跑腿小太监,他负责将这本菜谱书的某一页抄写下来并告诉厨师们具体要干什么餐,这被抄写出来的这一页菜谱就是mRNA。
因为责任重大了,御膳房大总管怕厨师们干不好,就派遣了不少“小监工”来监督和调控厨师们的工作效率,而microRNA就是这类“小监工”。
接着,让大家看看“小监工”(microRNA)在基因表达调控中怎么样相互配合进行工作的。
01 下指令
皇帝的需要一直变来变去,有时让下面干活的人无所适从。譬如,御膳房大总管忽然说,今天需要降低某类菜肴的制作,“小监工”microRNA快马加鞭,就拿着“减量”指令牌,找到负责制作这种菜肴的厨师们,告诉他们:快快停工,快快减量!降低某个蛋白质的合成量!
02 贴封条
可是有一些厨师们不听指挥。有一些厨师们还大声嚷嚷,大家都收到跑腿小太监(RNA)下发的食谱了,大家的职责就是:收到食谱,立刻炒菜!“小监工”microRNA可没商量空间,二话不说,直接拿出“封条”把那些叛逆的厨师们当场封杀。
“小监工”microRNA一边贴封条,一边向更多的厨师们叫嚷:快点的!把RNA下发的食谱收起来了,别看食谱了,一看食谱,就想炒菜,你们这帮家伙,不需要脑子吗?实在不可以,把耳朵竖起来,听听指令!
03 半路杀
有时,“小监工”microRNA比大家预想的还要简单暴力,他们懒得去找厨师们费口舌了,直接在半路截住跑腿小太监,把“食谱”直接撕毁,“没了食谱,看你们还如何炒菜!”。当然,学术一点,这个叫促进mRNA的降解。通过如此的调控,microRNA帮助大总管保持平衡,不会生产过多或过少的菜肴。假如microRNA工作不正常,或许会致使工厂混乱,譬如生产了太多无需的商品或者太少要紧的商品,这就像是身体出现了疾病。所以,microRNA就像是身体工厂中的小小调节器,它们虽然体积小,但用途大。microRNA通过这种方法调节细胞内mRNA的数目和活性,从而精细调控基因表达,它们可以影响细胞成长、分化和代谢等多种生物过程。
神奇的是,单个microRNA可以调节很多不一样的基因的表达,反之,单个基因可以被多个microRNA调节,从而协调和微调整个基因互联网,确保大家的身体可以健康、有序地运作。
2、医学应用前景
1、基因调控:
microRNA不编码蛋白质,而是通过调控其他基因的表达来发挥用途。它们主要在转录后水平上调节基因表达,这意味着它们影响的是mRNA的稳定性和翻译过程,而不是mRNA的合成。
2、用途机制:
microRNA一般与目的mRNA分子的互补序列结合,这一般致使mRNA的降解或者抑制其翻译成蛋白质。这种调控可以降低特定蛋白质的产生,从而影响细胞的行为和功能。
3、多样性:
在多种生物中,包含植物、动物和某些病毒,都发现了microRNA。它们在不一样的生物过程中起着要紧用途,如发育、细胞分化和疾病发生等。
4、生物学功能:
microRNA参与很多生物学过程,包含细胞增殖、分化、凋亡(程序性细胞死亡)和免疫反应。它们通过调控多个基因的互联网,对细胞表型和生物体的生理状况产生广泛影响。
5、疾病有关性:
没microRNA,细胞和组织就没办法正常发育。microRNA的异常调节会致使癌症,并且在人类中发现了编码microRNA的基因突变,致使先天性听力损失、双眼和骨骼疾病、心血管疾病、代谢成人两性疾病、免疫系统疾病、肝脏肾脏疾病等等。
因此,microRNA测试在临床上的应用前景是积极和乐观的,它有望在癌症等多种疾病的诊疗指导中发挥要紧用途。伴随研究的深入和技术的进步,microRNA测试有望成为临床实践中必不可少的一部分,为疾病诊断和治疗提供了新的方案。
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