Нобелова награда за 2024 година: Как микроРНК унищожава рака на клетъчно ниво

През 2024 година Нобеловата награда за физиология или медицина е присъдена на Виктор Амброс и Гари Рувкун за откриването на микроРНК и ролята ѝ в посттранскрипционната регулация на гените.

Фундаменталното откритие дава представа за това как се регулира активността на гените в различните клетки на тялото.

Хромозомите, които съхраняват генетична информация, съдържат инструкции за всички клетки. Въпреки, че имат един и същ набор от гени, клетките от различни типове (например мускулни и нервни) имат уникални характеристики. Това се дължи на механизъм за регулиране на гените, който позволява да се активират само инструкциите, необходими за определен тип клетки.

Амброс и Рувкун изследват механизмите на различните клетъчни типове и откриват нов клас къси РНК молекули – микроРНК (microRNAs), които играят важна роля в генната регулация. Тяхното откритие разкрива нов принцип, регулиращ генната активност в многоклетъчните организми, включително хората. Днес е известно, че в човешкия геном са кодирани повече от хиляда микроРНК, които изпълняват важни функции за развитието и функционирането на организма.

Генетичната информация се пренася от ДНК в мРНК, която след това се използва за синтезиране на протеини. Въпреки това, за да може всяка клетка да изпълнява функциите си, активността на гените е строго регулирана. Ако този процес бъде нарушен, могат да се появят сериозни заболявания като рак, диабет или автоимунни разстройства.

Разбирането на механизмите на генното регулиране е основна цел на науката от много десетилетия.

През 1993 година Амброс и Рувкун представят нови данни за микроРНК, разкривайки напълно различен механизъм за регулиране на генната активност. При изследване на нематода C. elegans те откриват, че къса РНК, кодирана от гена lin-4 регулира активността на друг ген – lin-14. Оказало се, че микроРНК lin-4 се свързва с мРНК lin-14 и блокира синтеза на съответния протеин, което открива съвсем ново ниво на генна регулация.

Първоначално научната общност се отнася с недоверие към техните открития, като смята, че микроРНК са характерни само за C.elegans. Ситуацията обаче се променя, когато през 2000 година групата на Рувкун открива друга микроРНК, кодирана от гена let-7, който се оказва консервативен и се среща при много животни. Това привлича огромно внимание към темата за микроРНК и скоро стотици такива молекули са идентифицирани в различни организми.

Благодарение на работата на Амброс и Рувкун стана ясно, че микроРНК са универсален регулаторен механизъм в многоклетъчните организми. микроРНК могат да потискат синтеза на белтъци, като участват във фината настройка на работата на гените.

Оказа се, че една микроРНК може да регулира много гени, а един ген може да бъде под контрола на няколко микроРНК, което позволява прецизното координиране на цели мрежи от гени. Откритието се оказа важно не само за разбирането на биологията на развитието, но и за изследванията на различни заболявания. Промените във функцията на микроРНК са свързани с рак, вродена загуба на слуха и други патологии. Фактът, че микроРНК играят ключова роля в развитието на сложните форми на живот, превръща откритието на Амброс и Рувкун в едно от най-важните в съвременната биология.