Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny za rok 2024 przyznano wspólnie Victorowi Ambrosowi i Gary’emu Ruvkunowi „za odkrycie mikroRNA i jego roli w potranskrypcyjnej regulacji genów”.
MikroRNA (miRNA) należą do rodziny małych, niekodujących, jednoniciowych cząsteczek RNA, które odpowiadają za regulację ekspresji genów u roślin, zwierząt i niektórych wirusów. W ciągu ostatnich dwóch dekad miRNA były szeroko badane ze względu na ich rolę w różnych procesach komórkowych, takich jak różnicowanie, homeostaza metaboliczna, proliferacja i apoptoza.
miRNA działają poprzez wiązanie się z końcem 3' informacyjnego RNA (mRNA), działając w ten sposób jako represory translacyjne lub poprzez interakcję z końcem 5', gdzie odgrywają rolę w regulacji transkrypcyjnej. Wszystko to dzieje się w cytoplazmie komórki i ma bezpośrednie implikacje dla rodzajów i ilości białek wytwarzanych przez komórki.
Pierwszą miRNA, Lin-4, odkryto w 1993 roku u nicienia Caenorhabditis elegans.
miRNA mają zazwyczaj długość 18–25 nukleotydów. Są one pochodnymi dłuższych prekursorów, którymi są dwuniciowe RNA zwane pri-miRNA. Proces biogenezy zachodzi w jądrze i cytoplazmie, gdzie pri-miRNA tworzą odrębne struktury przypominające spinki do włosów, które są rozpoznawane i rozszczepiane przez mikroprocesor, kompleks heterodimerów utworzony przez DROSHA i DGCR8, który rozszczepia pri-miRNA na pre-miRNA. Pre-miRNA są następnie eksportowane do cytoplazmy, gdzie są ostatecznie przetwarzane w celu utworzenia miRNA.
miRNA odgrywają ważną rolę w rozwoju organizmu, regulując geny i białka od embriogenezy do rozwoju narządów i układów narządów, odgrywając tym samym niezastąpioną rolę w utrzymaniu homeostazy komórkowej. Podczas gdy wewnątrzkomórkowe miRNA odgrywają rolę w regulacji transkrypcji/translacji, pozakomórkowe miRNA działają jako chemiczne przekaźniki, pośredniczące w komunikacji komórka-komórka. Dysregulacja miRNA została uwikłana w różne choroby, takie jak rak (miRNA działają zarówno jako aktywatory, jak i represory genów), zaburzenia neurodegeneracyjne i choroby układu krążenia. Zrozumienie i wyjaśnienie zmian w profilowaniu ekspresji miRNA może doprowadzić do odkrycia nowych biomarkerów wraz z towarzyszącymi im nowymi podejściami terapeutycznymi do zapobiegania chorobom. miRNA odgrywają również kluczową rolę w rozwoju i patogenezie zakażeń wywołanych przez mikroorganizmy, takie jak bakterie i wirusy, regulując geny układu odpornościowego w celu uzyskania skutecznej odpowiedzi na chorobę.
Znaczenie i rola odgrywana przez miRNA uzasadniają dalsze badania i badania, które w połączeniu z integracją danych genomicznych, transkryptomowych i/lub proteomicznych, poszerzą nasze mechanistyczne zrozumienie interakcji komórkowych i chorób. Może to doprowadzić do opracowania nowych terapii opartych na miRNA poprzez wykorzystanie miRNA jako aktimirów (wykorzystujących miRNA jako aktywatory do zastępowania miRNA, które zostały zmutowane lub usunięte) i antagomirów (wykorzystujących miRNA jako antagonistów, gdy występuje nieprawidłowa regulacja w górę wspomnianego mRNA) w przypadku powszechnych i pojawiających się chorób u ludzi i zwierząt.
***
Odniesienia
- NobelPrize.org. Informacja prasowa – Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny 2024. Opublikowano 7 października 2024 r. Dostępne na stronie https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2024/press-release/
- Clairea T, Lamarthée B, Anglicheau D. MicroRNAs: małe cząsteczki, duże efekty, Current Opinion in Organ Transplantation: February 2021 – Volume 26 – Issue 1 – p 10-16. DOI: https://doi.org/10.1097/MOT.0000000000000835
- Ambros V. Funkcje zwierzęcych mikroRNA. Natura. 2004, 431 (7006): 350-5. DOI: https://doi.org/10.1038/nature02871
- Bartel DP. MikroRNA: genomika, biogeneza, mechanizm i funkcja. Komórka. 2004, 116 (2): 281-97. DOI: https://10.1016/S0092-8674(04)00045-5
- Jansson MD i Lund AH MicroRNA and Cancer. Onkologia molekularna. 2012, 6 (6): 590-610. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molonc.2012.09.006
- Bhaskaran M, Mohan M. MikroRNA: historia, biogeneza i ich ewoluująca rola w rozwoju zwierząt i chorobach. Vet Pathol. 2014;51(4):759-774. DOI: https://doi.org/10.1177/0300985813502820
- Bernstein E, Kim SY, Carmell MA i in. Dicer jest niezbędny do rozwoju myszy. Nat Genet. 2003; 35:215–217. DOI: https://doi.org/10.1038/ng1253
- Kloosterman WP, Plasterk RH. Różnorodne funkcje mikroRNA w rozwoju zwierząt i chorobach. Dev Cell. 2006; 11:441–450. DOI: https://doi.org/10.1016/j.devcel.2006.09.009
- Wienholds E, Koudijs MJ, van Eeden FJM i in. Enzym wytwarzający mikroRNA Dicer1 jest niezbędny do rozwoju danio pręgowanego. Nat Genet. 2003; 35:217–218. DOI: https://doi.org/10.1038/ng125
- O'Brien J, Hayder H, Zayed Y, Peng C. Przegląd biogenezy mikroRNA, mechanizmów działania i krążenia. Front Endocrinol (Lozanna). 2018 3 sierpnia;9:402. DOI: https://doi.org/10.3389/fendo.2018.00402
***
Powiązany artykuł
mikroRNA: nowe zrozumienie mechanizmu działania w zakażeniach wirusowych i jego znaczenie (15 Luty 2021)
***
