Geny odpowiedzialne za produkcję hormonów tarczycy posiada zarówno komórka tego narządu, jak i fibroblast obecny w skórze lewej stopy, ale tylko ta pierwsza je produkuje. Tego typu specjalizacje są kontrolowane przez skomplikowane mechanizmy aktywujące odpowiednie geny w odpowiedniej komórce i w odpowiednim czasie. Za odkrycie jednego z nich dwaj amerykańscy biolodzy: Gary Ruvkun (profesor nauk przyrodniczych w University of Massachusetts Medical School) i Victor Ambros (profesor genetyki w Harvard Medical School) zostali uhonorowani w tym roku Nagrodą Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny.
Badania prowadzące do Nobla: co odkryli Ambros i Ruvkun?
Działając niezależnie od siebie, obaj naukowcy badali mutanty drobnego, jednomilimetrowego nicienia Caenorhabditis elegans, który od lat służył jako modelowy organizm wielokomórkowy w naukach podstawowych. Mutanty lin-4 i lin-14, biorące swoje nazwy od uszkodzonych genów, wykazywały zaburzenia czasowe w procesie rozwoju od larwy do dorosłego organizmu. Co więcej, Ambros odkrył, że to gen lin-4 hamuje ekspresję (albo mówiąc prościej: działanie) genu lin-14. Ale to, jak dokładnie komórki nicienia regulują, włączają i wyłączają odpowiednie geny w konkretnym momencie rozwoju, pozostawało zagadką.
Victor Ambros odczytał gen lin-4 i odkrył, że nie jest to przepis na białko, ale na drobny fragment RNA (czyli jednoniciowego materiału genetycznego). W tym czasie Ruvkun prześledził losy genu lin-14, z którego, jak w przypadku prawie każdego genu, powstaje najpierw mRNA, a dopiero potem białko. Znanym mechanizmem wyciszania genów jest hamowanie produkcji mRNA, a przez to syntezowania białka, ale, co opisał Ruvkun, w przypadku lin-14 blokada zlokalizowana była pomiędzy mRNA a białkiem.
Ambros i Ruvkun posiadali dwa idealnie pasujące do siebie fragmenty całości – gen lin-4 produkuje krótką nitkę miRNA (mikroRNA), zbudowaną z zaledwie ok. 20 nukleotydowych klocków, która poza jądrem komórkowym wiąże się z pasującym fragmentem mRNA lin-14 i powoduje zablokowanie produkcji odpowiednich białek. Swoje odkrycie opisali w 1993 r. w czasopiśmie „Cell”.
Nobel z medycyny za nową gałąź genetyki
Od tamtej pory poznano tysiące przykładów tej regulacji, w tym ok. 2 tys. w genomie człowieka. Swoim odkryciem Ambros i Ruvkun zainicjowali wzrost obecnie rozrośniętej gałęzi genetyki. MikroRNA odpowiada za regulację rozwoju embrionalnego, specjalizacji komórek, procesów regeneracji tkanek, aktywacji i wyciszania komórek macierzystych, programowanej śmierci komórek, a przez to bierze udział w powstawaniu chorób nowotworowych i autoimmunologicznych.
Te drobne cząstki materiału genetycznego mogą również posłużyć jako markery nowotworowe – w przyszłości wykrywanie w surowicy niektórych miRNA produkowanych przez komórki raka piersi czy jelita grubego pozwoli diagnozować i nadzorować leczenie tych nowotworów. Z kolei odpowiednio zaprogramowane laboratoryjnie miRNA mogą hamować działanie niektórych genów biorących udział w powstawaniu chorób. Takie badania trwają, a na najbardziej zaawansowanym etapie są terapie na chorobę Leśniowskiego-Crohna i niektóre białaczki.
„Tygodnik Powszechny” – jedyny polski tygodnik społeczno-kulturalny.
30 tys. Czytelniczek i Czytelników. Najlepsze Autorki i najlepsi Autorzy.
Wspólnota, która myśli samodzielnie.
Artykuł pochodzi z numeru Nr 42/2024
