17-11-2017 20-11-2018

Откривателите на МикроРНК спечелиха тазгодишната Нобелова награда за медицина

В края на 80-те години на миналия век Виктор Амброс и Гари Ръвкън са докторанти в лабораторията на друг нобелов лауреат

Снимка: AP/БТА

Откривателите на МикроРНК спечелиха тазгодишната Нобелова награда за медицина

14:12 | 7 октомври 2024 | Редактор : Стоян Гогов 16 2433 Снимка: AP/БТА

Американските учени Виктор Амброс и Гари Ръвкън си поделят тазгодишната Нобелова награда за физиология или медицина за откриването на микроРНК - основен принцип, който определя как се регулира активността на гените, съобщи Nobelprize.org, цитиран от БТА.

От Нобеловия комитет отбелязаха, че откритието им "се оказва от фундаментално значение за начина, по който се развиват и функционират организмите".

Информацията, съхранявана в нашите хромозоми, може да бъде оприличена на ръководство с инструкции за всички клетки в нашето тяло. Всяка клетка съдържа едни и същи хромозоми. Това означава, че всяка клетка съдържа абсолютно същия набор от гени и абсолютно същия набор от инструкции.

Въпреки това различните видове клетки, като например мускулните и нервните, имат много различни характеристики. Как възникват тези различия? Отговорът се крие в генната регулация, която позволява на всяка клетка да избира само съответните инструкции. Това гарантира, че във всеки тип клетки е активен само правилният набор от гени.

Интересът на Виктор Амброс и Гари Ръвкън е насочен към това как се развиват различните типове клетки. Те откриват микроРНК - нов клас малки РНК молекули, които играят решаваща роля в генната регулация.

Тяхното революционно откритие разкрива напълно нов принцип на генна регулация, който се оказва от съществено значение за многоклетъчните организми, в това число и хората.

Вече е известно, че човешкият геном кодира над хиляда микроРНК. Изненадващото откритие на Амброс и Ръвкън разкрива напълно ново измерение на генната регулация. МикроРНК се оказват от основно значение за развитието и функционирането на организмите.

Тазгодишната Нобелова награда е фокусирана върху откриването на жизненоважен регулаторен механизъм, използван в клетките за контрол на генната активност. Генетичната информация протича от ДНК към информационната РНК (иРНК) чрез процес, наречен транскрипция, и след това към клетъчната "машинария" за производство на протеини. Там иРНК се транслират, така че да се произвеждат протеини в съответствие с генетичните инструкции, записани в ДНК.

От средата на 20-и век няколко от най-фундаменталните научни открития обясняват как работят тези процеси.

Нашите органи и тъкани се състоят от много различни видове клетки, всички с идентична генетична информация, съхранена в тяхната ДНК. Тези различни клетки обаче експресират уникални набори от протеини. Как е възможно това?

Отговорът се крие в прецизното регулиране на активността на гените, така че само правилният набор от гени да е активен във всеки специфичен тип клетка. Това, например, позволява на мускулните клетки, чревните клетки и различните видове нервни клетки да изпълняват своите специализирани функции. Освен това активността на гените трябва да се регулира непрекъснато, за да се адаптират клетъчните функции към променящите се условия в нашето тяло и околната среда.

Ако генната регулация се обърка, това може да доведе до сериозни заболявания като рак, диабет или автоимунитет. Ето защо разбирането на регулирането на генната активност е важна цел от много десетилетия.

През 60-те години на миналия век е установено, че специализирани протеини, известни като транскрипционни фактори, могат да се свързват със специфични региони в ДНК и да контролират потока на генетичната информация, като определят кои иРНК да се произвеждат. Оттогава са идентифицирани хиляди транскрипционни фактори и дълго време се смяташе, че основните принципи на генната регулация са разгадани. През 1993 г. обаче тазгодишните Нобелови лауреати публикуват неочаквани открития, описващи ново ниво на генна регулация, което се оказва изключително значимо и запазено през цялата еволюция.

Изследване на малък червей води до голям пробив

В края на 80-те години на миналия век Виктор Амброс и Гари Ръвкън са постдокторанти в лабораторията на Робърт Хорвиц, който получава Нобелова награда през 2002 г. заедно със Сидни Бренър и Джон Сълстън. В лабораторията на Хорвиц те изучават сравнително невзрачния кръгъл червей - C. elegans с дължина 1 милиметър. Въпреки малкия си размер, C. elegans притежава много специализирани клетъчни типове като нервни и мускулни клетки, които се срещат и при по-големи и по-сложни животни. Поради тази причина той е полезен модел за изследване на това как се развиват и съзряват тъканите в многоклетъчните организми.

Амброс и Ръвкън се интересуват от гени, които контролират времето на активиране на различни генетични програми, като гарантират, че различните клетъчни типове се развиват в точното време. Те изследват два мутантни щама червеи - lin-4 и lin-14, които показват дефекти във времето на активиране на генетичните програми по време на развитието. Лауреатите искат да идентифицират мутиралите гени и да разберат тяхната функция. Амброс и Ръвкън са заинтригувани от тези мутанти и потенциалната им връзка и се заемат да разрешат тези загадки.

След докторантските си изследвания Виктор Амброс анализира мутанта lin-4 в новосъздадената си лаборатория в Харвардския университет, а Гари Ръвкън - регулацията на гена lin-14 в своята лаборатория.

В хода на работата си двамата правят неочаквани открития. В крайна сметка те откриват нов принцип на генна регулация, който се осъществява от непознат дотогава вид РНК - микроРНК. Резултатите са публикувани през 1993 г. в две статии в списание "Сел" (Cell).

Първоначално публикуваните резултати са посрещнати с почти оглушително мълчание от научната общност. Въпреки че са интересни, необичайният механизъм на генна регулация е смятан за особеност на C. elegans, която вероятно няма отношение към хората и други по-сложни животни.

Това схващане се променя през 2000 г., когато изследователската група на Ръвкън публикува друго откритие. Статията предизвиква голям интерес и през следващите години са идентифицирани стотици различни микроРНК.

Днес е известно, че при хората има повече от хиляда гена за различни микроРНК и че генната регулация чрез микроРНК е универсална сред многоклетъчните организми.

Регулацията на гените чрез микроРНК, разкрита за първи път от Амброс и Ръвкън, е действала в продължение на стотици милиони години. Този механизъм е позволил еволюцията на все по-сложни организми. От генетичните изследвания е известно, че клетките и тъканите не се развиват нормално без микроРНК.

Неправилната регулация от страна на микроРНК може да допринесе за появата на рак, а при хората са открити мутации в гените, кодиращи микроРНК, които причиняват състояния като вродена загуба на слуха, очни и скелетни нарушения. Мутациите в един от протеините, необходими за производството на микроРНК, водят до синдрома DICER1 - рядък, но тежък синдром, свързан с рак на различни органи и тъкани.

Отличеното с Нобелова награда за физиология или медицина откритие на Амброс и Ръвкън при малкия червей C. elegans е неочаквано и разкрива ново измерение на генната регулация, което е от съществено значение за всички сложни форми на живот.

ИЗБРАНО