Нобелевская премия 2024: как микрoРНК уничтожает рак на клеточном уровне

В 2024 году Нобелевская премия по физиологии и медицине присуждена Виктору Амбросу и Гэри Рувкуну за открытие микроРНК и её роли в посттранскрипционной регуляции генов. Фундаментальное открытие позволяет понять, как регулируется активность генов в разных клетках организма.

Хромосомы, хранящие генетическую информацию, содержат инструкции для всех клеток. Однако, несмотря на одинаковый набор генов, клетки различных типов (например, мышечные и нервные) обладают уникальными характеристиками. Это связано с механизмом регуляции генов, который позволяет активировать только нужные для конкретного типа клеток инструкции.

Амброс и Рувкун исследовали механизмы развития разных типов клеток и обнаружили новый класс коротких молекул РНК — микроРНК (microRNA), которые играют важную роль в регуляции генов. Их открытие выявило новый принцип, регулирующий активность генов в многоклеточных организмах, включая человека. Сегодня известно, что более тысячи микроРНК закодированы в геноме человека и выполняют важные функции для развития и работы организма.

Генетическая информация передаётся от ДНК к мРНК, которая затем используется для синтеза белков. Однако, чтобы каждая клетка выполняла свою функцию, активность генов строго регулируется. Если этот процесс нарушается, могут возникать серьёзные заболевания, такие как рак, диабет или аутоиммунные нарушения. Понимание механизмов регуляции генов стало одной из ключевых целей науки на протяжении многих десятилетий.

В 1993 году Амброс и Рувкун представили новые данные о микроРНК, выявив совершенно другой механизм регулирования активности генов. В ходе исследования нематоды C. elegans они обнаружили, что короткая РНК, закодированная геном lin-4, регулирует активность другого гена — lin-14. При этом оказалось, что микроРНК lin-4 связывается с мРНК lin-14 и блокирует синтез соответствующего белка, что открывает совершенно новый уровень регуляции генов.

Сначала научное сообщество с недоверием отнеслось к их открытиям, считая, что микроРНК характерны только для C.elegans. Однако ситуация изменилась, когда в 2000 году группа Рувкуна обнаружила ещё одну микроРНК, закодированную геном let-7, которая оказалась консервативной и обнаруженной у многих животных. Это привлекло огромное внимание к теме микроРНК, и вскоре были выявлены сотни таких молекул у различных организмов.

Благодаря работам Амброса и Рувкуна, стало ясно, что микроРНК — универсальный регуляторный механизм у многоклеточных организмов. МикроРНК могут подавлять синтез белков, участвуя в тонкой настройке работы генов. Оказалось, что одна микроРНК способна регулировать множество генов, а один ген может быть под контролем нескольких микроРНК, что позволяет точно координировать работу целых сетей генов.

Открытие оказалось важным не только для понимания биологии развития, но и для исследований различных заболеваний. Изменения в работе микроРНК связаны с раком, врождённой потерей слуха и другими патологиями. Тот факт, что микроРНК играют ключевую роль в развитии сложных форм жизни, делает открытие Амброса и Рувкуна одним из важнейших в современной биологии.