Нобеловият комитет обяви носителите на Нобелова награда за физиология или медицина за 2024 година.

Наградата бе присъдена на двама лауреати за работата им за откриването на микроРНК и нейната роля в посттранскрипционната генна регулация.

Това са Виктор Амброс (Victor Ambros) и Гари Рувкън (Gary Ruvkun).

Благодарение на основополагащото откритие на Амброс и Рувкън и техните колеги, които надграждат откритията им, бе разкрито ново измерение на генната регулация. Докато протеините в ядрото регулират РНК транскрипцията и сплайсинга, микроРНК контролират транслацията и разграждането на иРНК в цитоплазмата. Този неочакван слой от пост-транскрипционна генна регулация има важно значение по време на развитието на животните и е от съществено значение за сложния многоклетъчен живот.

Виктор Р. Амброс (роден през 1953 г., Хановер, Ню Хемпшир) е американски биолог, който открива първата известна микроРНК (miRNA). Той е професор в Медицинския факултет на Университета на Масачузетс в Уорчестър, Масачузетс.

Гари Брус Рувкън (роден през март 1952 г., Бъркли, Калифорния) е американски молекулярен биолог в Масачузетската болница и професор по генетика в Харвардския медицински факултет в Бостън.

Рувкън открива механизма, чрез който lin-4, първата микроРНК (miPHK), открита от Виктор Амброс, регулира транслацията на целевите информационни РНК чрез несъвършено сдвояване на базите към тези цели, и открива втората микроRNA, let-7, и че тя се запазва във филогенезата на животните, включително при хората. Тези открития на микроPHK разкриват нов свят на регулиране на РНК в безпрецедентно малък мащаб и механизма на това регулиране.

Рувкън открива и още много характеристики на инсулиноподобното сигнализиране в регулирането на стареенето и метаболизма.

Различните клетки в тялото носят едни и същи гени, но изпълняват различни функции и произвеждат уникални набори от протеини. Това е възможно защото, че генната активност се регулира на различни етапи: от това какви гени ще се експресират и колко активно, до какви протеини ще се произвеждат. Транскрипционните фактори - протеини, които се свързват с ДНК преди гените да започнат да се експресират - са отговорни за определянето кои гени се експресират. Те са открити през 60-те години на миналия век.

През 1993 г. Виктор Амброс и Гари Рувкън описват друг механизъм на генна регулация, който включва много малки РНК молекули, с дължина 18-25 нуклеотида, които се наричат ​​микроРНК. Те са открити по време на проучвания с мутантни нематоди Caenorhabditis elegans, при които времето на започване на генетични програми по време на развитието е нарушено. При някои червеи мутацията засяга гена lin-14, а при други - гена lin-4. Амброуз пръв открива, че lin-4 изглежда блокира активността на lin-14, но не е ясно как.

Допълнителен анализ на мутанта lin-4 разкрива, че той не кодира протеин, а вместо това произвежда много къса РНК молекула. И Рувкън открива, че lin-4 регулира lin-14 след като е настъпила транскрипция, тоест след образуването на молекула иРНК. Допълнителни експерименти на двамата учени показват, че микроРНК lin-4 е комплементарна на малка последователност в иРНК lin-14 и чрез свързване с нея блокира производството на протеина. Именно този механизъм на генна регулация е описан в статия от 1993 г.

Въпреки това, за известно време този механизъм се счита за характерен само за C. elegans.

Седем години по-късно Рувкън и колегите му откриват друга микроРНК, генът за която присъства и при хората. Оттогава учените започват да откриват все повече и повече нови човешки микроРНК - и днес са известни около две хиляди гени, които ги кодират. Също така стана ясно, че една и съща микроРНК може да се свързва с различни иРНК, а експресията на един ген от своя страна може да се регулира от различни микроРНК.

Елементи на комплементарна последователност в lin-4 и lin-14 РНК. При сравняване на клонирани последователности за lin-4 и lin-14 е открито, че късата 22 nt lin-4 РНК има частична комплементарност към повтарящи се елементи в lin-14 3'UTR. Кредит: © The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén

Мутациите в гените, кодиращи микроРНК, могат да доведат до вродени заболявания, а тяхната анормална регулация може да допринесе за развитието на рак.

Подробна статия за откритията на Амброс и Рувкън може да прочетете тук.

През 2023 г. Нобеловата награда в областта на физиологията или медицината бе присъдена на Каталин Карико (Katalin Karikó) и Дрю Вайсман (Drew Weissman) за техните открития относно модификации на нуклеозидни бази, които позволяват разработването на ефективни иРНК ваксини срещу COVID-19.

Справка: Wightman, B., Ha, I. and Ruvkun, G. (1993) ‘Posttranscriptional regulation of the heterochronic gene lin-14 by lin-4 mediates temporal pattern formation in C. elegans’, Cell, 75(5), pp. 855–862. Available at: https://doi.org/10.1016/0092-8674(93)90530-4.