面对无从下手的窘境，Ambros博士做了一个精妙的假设：既然lin-4突变体会出现发育上的问题，那么其他出现发育问题的突变线虫，背后发生突变的基因可能会与lin-4有一些关联。顺着这个思路，他们又找到了几个不同的突变体，并将其分为两大类型。第一种突变体会“早熟”，即比正常动物发育得更快；另一种突变体属于“晚熟”，比正常动物发育得更慢。在这些突变体里，lin-14突变让Ambros博士产生了浓厚兴趣。在线虫中，它的功能看起来和lin-4截然相反。一旦它发生缺失，线虫就会“跳过”一些早期的发育阶段，直接展露出一些只有发育后期才会出现的特征。这些结果也表明，lin-4与lin-14基因在线虫的细胞里起到了相反的作用。▲Ambros教授、Ruvkun教授、以及另一位英国学者David C. Baulcombe教授曾因发现“调控基因功能的微小RNA”，获得了2008年的拉斯克临床医学研究奖（图片来源：参考资料[3]）阐明lin-14的功能，还是Ruvkun博士加入到Horvitz教授课题组之后的事了。与Ambros博士一道，两人先是分离出了lin-14基因，又在各自建立独立的实验室后，保持了紧密的合作关系。在波士顿的麻省总医院，Ruvkun教授团队发现，在线虫的发育早期，lin-14基因所编码的蛋白产物有着非常充足的表达。而随着发育的进行，lin-14蛋白的水平也会逐步下降。而在哈佛大学，Ambros教授团队则发现lin-4作用于lin-14的上游，且会抑制后者的活性。这样一来，这两条基因的功能就解释得通了：在正常的动物中，lin-4会在正确的时间启动，抑制lin-14的功能。而随着后者活跃水平的下降，线虫能够顺利迈入发育的后期。当lin-4基因发生突变时，lin-14蛋白的水平就会居高不下，让线虫停留在发育早期；类似的，如果lin-14蛋白出现缺失，那么发育就会跳过早期阶段，进入后期。▲lin-4和lin-14在线虫的不同发育阶段起作用（图片来源：参考资料[4]）接下来，就是整个故事的重点了：lin-4究竟是怎么抑制lin-14蛋白功能的呢？
随后，科学家们进一步阐明了这些微RNA的具体作用机理。原来，那个较大的微RNA（61个碱基）可以组成一个“发夹”般的结构。在经过修饰后，它会变为具体执行功能的微RNA（22个碱基）。在这个案例中，脱胎于lin-4的微RNA会阻止lin-14蛋白的翻译，减少它的水平。▲微RNA的作用机理（图片来源：参考资料[3]；Credit: Carin Cain. Based on an illustration from Victor Ambros）这两支团队为这个全新的发现感到振奋！距离1981年的论文已经过去了12年，他们终于搞清了lin-4突变体产生的生物学机理。然而，其他科学家们却对这个发现不置可否。他们也的确有保持冷静的理由：线虫在某种程度上是种非常怪异的生物，由微RNA来调控基因表达的现象，可能只是线虫的另一个古怪之处。转机悄然发生于世纪之交。1998年，两名美国科学家Andrew Fire教授与Craig Mello教授发现了一种叫做RNA干扰（RNAi）的现象，向世人展示了RNA在基因调控上的作用。他们也在8年后斩获了诺贝尔生理学或医学奖。1999年，英国的David C. Baulcombe教授与其合作伙伴证明在植物中，只有25个碱基长的RNA也能控制mRNA的活性。与线虫系统的高度类似性，表明这类通过微型RNA调控基因表达的机制，在很多生物中都存在。更直接的证据来自Ambros教授/Ruvkun教授团队。2000年，他们在线虫中找到了另一种受微RNA调控的基因。2001年，他们更是找到了几百个类似的基因，且在人类中也保守存在。这一次，主流学界终于意识到了这项研究的重要性。后来的科学家们也重新梳理了RNA的功能，并找到了许多不直接编码蛋白质，但参与到细胞内种种生理活动的RNA。这些都被统称为非编码RNA，昭示了我们向着理解自然又迈出了一大步。不夸张的说，这些科学家们的天才想法与辛勤工作，从根本上改变了人们对于转录后基因调控的认知。他们于今日摘得诺奖桂冠，也是对其贡献的最好认可！仅用两周时间，她如何挽救无数人的生命？从一名流浪儿童，他如何走向诺奖之路？……这些诺奖得主的科学成果如何改变世界，他们的“开挂”人生又有哪些精彩故事？ 扫描下方二维码或点击“阅读原文”获得16位诺奖得主人物故事合集↓↓参考资料：[1] The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2024, Retrieved October 7, 2024, from http://www.nobelprizemedicine.org/the-nobel-prize-in-physiology-or-medicine-2024/[2] Martin Chalfie et al., (1981), Mutations that lead to reiterations in the cell lineages of C. elegans, Cell, DOI: 10.1016/0092-8674(81)90501-8 [3] Tiny RNAs that regulate gene function, Retrieved October 5, 2020, from http://www.laskerfoundation.org/awards/show/tiny-rnas-that-regulate-gene-function/[4] Joel R. Neilson and Phillip A. Sharp, (2008), Small RNA Regulators of Gene Expression, Cell, DOI: 10.1016/j.cell.2008.09.006[5] Thomas R. Cech and Joan A. Steitz, (2014), The Noncoding RNA Revolution—Trashing Old Rules to Forge New Ones, Cell, DOI: 10.1016/j.cell.2014.03.008免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。版权说明：本文来自药明康德内容团队，欢迎个人转发至朋友圈，谢绝媒体或机构未经授权以任何形式转载至其他平台。转载授权请在「药明康德」微信公众号回复“转载”，获取转载须知。
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