Nagroda Nobla za odkrycie mikroRNA i jego roli w regulacji genów
W poniedziałek 7 października przyznana została Nagroda Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii. Decyzją Instytutu Karolinska prestiżową nagrodę odbiorą amerykańscy biolodzy: Victor Ambros oraz Gary Ruvkun. Wybór komentują: prof. Marek Sanak, kierownik Zakładu Biologii Molekularnej i Genetyki Klinicznej UJ oraz dr hab. Magdalena Masłoń z Małopolskiego Centrum Biotechnologii UJ.
dr hab. Magdalena Masłoń – Małopolskie Centrum Biotechnologii UJ
Tegoroczna Nagroda Nobla honoruje dwóch naukowców, Victora Ambrosa i Gary’ego Ruvkuna, za ich przełomowe odkrycie mikroRNA. mikroRNA to grupa krótkich cząsteczek RNA, które nie kodują białek, ale odgrywają kluczową rolę w regulacji aktywności genów.
U człowieka każda komórka zawiera tą samą informację genetyczną. Mimo to, nasz organizm składa się z różnych typów komórek o wielu funkcjach, na przykład: komórki nerwowe przewodzą sygnały elektryczne, leukocyty produkują przeciwciała niezbędne do walki z infekcją, a komórki B w trzustce wytwarzają insulinę.
Ambros i Ruvkun, podczas stażu podoktorskiego w MIT, zapytali, jak podejmowana jest decyzja o aktywacji lub hamowaniu genów, tak by różne typy komórek rozwinęły się we właściwym czasie i miejscu. Badaczy zainteresowały dwa zmutowane szczepy nicienia C. elegans, lin-4 i lin-14, które nie rozwijały się prawidłowo i wykazywały niewłaściwą aktywację wspomnianych szlaków ekspresji genów. Badacze postanowili zidentyfikować zmutowane geny i poznać ich funkcję. Ambros zaobserwował, że gen lin-4 hamował gen lin-14, ale nieoczekiwanie nie kodował żadnego białka, lecz funkcjonował jako krótka cząsteczka RNA. Ruvkun natomiast wykazał, że to RNA, nie hamowało produkcji mRNA z genu lin-14, ale działało na późniejszym etapie – blokowało produkcję białka lin-14. W kluczowym eksperymencie Ambros i Ruvkun odkryli, że sekwencja tego krótkiego RNA jest komplementarna do fragmentu sekwencji mRNA lin-14 i wiąże się do niej, blokując w ten sposób produkcję białka lin-14. Te wyniki, opublikowane w 1993 roku w dwóch artykułach w Cell, to przełomowe odkrycie nowego mechanizmu regulacji genów przez cząsteczki mikroRNA.
Odkrycie Ambros i Ruvkun było sceptycznie odebrane przez środowisko naukowe. Sądzono, że ten nowy typ regulacji dotyczy tylko nicieni i nie ma znaczenia dla bardziej skomplikowanych organizmów. To przekonanie zmieniło się w 2000 roku, kiedy zespół Ruvkuna odkrył kolejne mikroRNA, let-7, które występuje również u ludzi i większości zwierząt.
Dzisiaj wiemy, że mikroRNA istnieją od milionów lat, umożliwiły powstanie organizmów wielokomórkowych i odgrywają kluczową rolę w rozwoju roślin i zwierząt. U ludzi występuje około 1000 różnych mikroRNA – więcej niż u jakiegokolwiek innego organizmu i to m.in. mikroRNA zawdzięczamy złożoność naszego mózgu. Mutacje w genach ze ścieżki mikroRNA i nieprawidłowa regulacja mikroRNA są związane z chorobami, m.in. nowotworami czy wrodzoną utratą słuchu. Na przykład mutacja w jednym z białek niezbędnych do produkcji mikroRNA prowadzi do zespołu DICER1, ciężkiego zespołu związanego z nowotworami różnych narządów.
Na razie nie ma terapii opartych o mikroRNA, ale według mnie, to kwestia czasu, a potencjał jest ogromny. Jedno mikroRNA może wyłączyć ekspresję wiele różnych mRNA. Może to być postrzegane jako utrudnienie, brak specyficzności, ale moim zdaniem będzie mieć to rewolucyjne znaczenie w leczeniu chorób takich jak nowotwory, gdzie jeden „cel” zazwyczaj nie jest wystarczający dla skutecznej terapii.
Dla mnie jako naukowca, praca Ambrosa i Ruvkuna to przede wszystkim dowód na to, że prowadzenie badań motywowanych ciekawością, zadawanie pytań, nawet niepopularnych, wbrew dogmie, może doprowadzić do odkryć, które zmienią bieg nauki i mogą wpłynąć na przyszłość ludzkości. Tak ważne jest zatem wspieranie tej ciekawości, poprzez finansowanie badań podstawowych przez organizacje takie jak NCN. #NCNtotlen.
https://www.uj.edu.pl/pl_PL/wiadomosci/-/journal_content/56_INSTANCE_d82lKZvhit4m/74541952/157010717