Il Nobel per la Medicina a Ambros e Ruvkun per i microRNA. Ecco cosa sono e perché hanno rivoluzionato la biologia

Il premio Nobel per la Medicina è stato assegnato quest’anno congiuntamente a Victor Ambros e Gary Ruvkun per la scoperta dei microRNA e del loro ruolo nella regolazione genica post-trascrizionale. Il premio Nobel di quest’anno si concentra sulla scoperta di un meccanismo di regolazione genica vitale utilizzato nelle cellule per controllare l’attività dei geni. Le informazioni genetiche fluiscono dal DNA all’RNA messaggero (mRNA), tramite un processo chiamato trascrizione, e poi al macchinario cellulare per la produzione di proteine. Lì, gli mRNA vengono tradotti in modo che le proteine siano prodotte secondo le istruzioni genetiche memorizzate nel DNA.

Dalla metà del XX secolo, diverse delle più fondamentali scoperte scientifiche hanno spiegato come funzionano questi processi. I nostri organi e tessuti sono costituiti da molti tipi di cellule diverse, tutte con le stesse informazioni genetiche immagazzinate nel loro DNA. Tuttavia, queste diverse cellule esprimono set unici di proteine. Com'è possibile? La risposta sta nella regolazione precisa dell’attività genica, in modo che solo il set corretto di geni sia attivo in ogni tipo di cellula specifico.

Negli anni '60, è stato dimostrato che proteine specializzate, note come fattori di trascrizione, possono legarsi a regioni specifiche del DNA e controllare il flusso di informazioni genetiche, determinando quali mRNA vengono prodotti. Da allora, sono stati identificati migliaia di fattori di trascrizione e, per molto tempo, si è creduto che i principi fondamentali della regolazione genica fossero stati risolti.

Chi sono i due Nobel per la Medicina 2024

Victor Ambros, 71 anni, insegna Scienze naturali alla University of Massachusetts Medical School. Nato nel 1953 negli Stati Uniti, ad Hanover (New Hampshire) ha studiato al Massachusetts Institute of Technology, dove è rimasto anche dopo il conseguimento del dottorato, e nel 1985 si è trasferito all’Università di Harvard. Dal 1992 al 2007 ha insegnato nella Dartmouth Medical School poi alla University of Massachusetts Medical School, dove lavora attualmente.

Gary Ruvkun, 71 anni, insegna genetica all’Università di Harvard. Nato nel 1952 negli Stati Uniti, a Berkeley (California), ha conseguito il dottorato all’Università di Harvard nel 1982 e ha proseguito il lavoro di ricerca al Massachusetts Institute of Technology, dove ha lavorato dal 1982 al 1985 e poi è stato ricercatore Massachusetts General Hospital e all’Harvard Medical School, dove insegna attualmente

La scoperta dei microRNA

Tuttavia, nel 1993, i premi Nobel di quest’anno hanno pubblicato risultati inaspettati che descrivono un nuovo livello di regolazione genica, che si è rivelato altamente significativo e conservato durante l’evoluzione. Hanno scoperto i microRNA, una nuova classe di minuscole molecole di RNA che svolgono un ruolo cruciale nella regolazione genica. La loro scoperta rivoluzionaria ha rivelato un principio completamente nuovo di regolazione genica che si è rivelato essenziale per gli organismi multicellulari, compresi gli esseri umani. Ora è noto che il genoma umano codifica per oltre mille microRNA. La loro sorprendente scoperta ha rivelato una dimensione completamente nuova della regolazione genica.

I microRNA si stanno dimostrando fondamentalmente importanti per il modo in cui gli organismi si sviluppano e funzionano. La regolazione genica tramite microRNA, rivelata per la prima volta da Ambros e Ruvkun, è in atto da centinaia di milioni di anni. Questo meccanismo ha permesso l’evoluzione di organismi sempre più complessi. Una regolazione anomala tramite microRNA può contribuire al cancro, e sono state trovate mutazioni nei geni che codificano per microRNA negli esseri umani, causando condizioni come perdita congenita dell’udito, disturbi oculari e scheletrici.

Che cosa sono i microRNA

I microRNA (miRNA) sono piccole molecole di RNA non codificante, lunghe circa 22 nucleotidi, che non codificano direttamente per proteine ma giocano un ruolo fondamentale nella regolazione genica post-trascrizionale. Queste minuscole molecole agiscono legandosi in modo complementare agli mRNA bersaglio, ossia le molecole che portano le istruzioni per la produzione di proteine. Una volta legati, i microRNA possono inibire la traduzione dell'mRNA in proteine o promuovere la sua degradazione, controllando così quali proteine vengono effettivamente prodotte dalla cellula e in che quantità.

Questo processo di regolazione genica è estremamente complesso e ha dimostrato di essere essenziale per molti aspetti vitali del funzionamento delle cellule. I microRNA sono cruciali in diversi processi biologici chiave, tra cui:

1. Sviluppo embrionale: aiutano a regolare la corretta formazione di tessuti e organi durante lo sviluppo degli organismi multicellulari.
2. Differenziazione cellulare: assicurano che le cellule si specializzino correttamente, determinando quali geni devono essere espressi per formare diversi tipi di cellule.
3. Risposta alle malattie: intervengono nei meccanismi di difesa contro virus e malattie, ma un'anomalia nella loro regolazione può anche contribuire a patologie come il cancro.

La scoperta di Ambros e Ruvkun ha dimostrato che i microRNA non sono solo presenti in molti organismi, ma sono anche altamente conservati evolutivamente, indicando che questo meccanismo di regolazione genica è stato fondamentale per l'evoluzione di organismi complessi, compreso l'essere umano.

Perché la scoperta è rivoluzionaria

Prima della scoperta dei microRNA, il meccanismo di regolazione genica era compreso solo in termini di fattori di trascrizione, che controllano quali geni vengono copiati dal DNA in mRNA. Tuttavia, la scoperta dei microRNA ha rivelato un nuovo livello di controllo genico, post-trascrizionale, che agisce dopo la produzione degli mRNA. Questo ha ampliato notevolmente la comprensione di come i geni siano regolati in modo dinamico all'interno delle cellule.

I microRNA sono implicati in numerosi processi patologici, tra cui cancro, malattie neurodegenerative, e condizioni genetiche come disturbi congeniti dell'udito, della vista e dello scheletro. Mutazioni nei geni che codificano i microRNA possono alterare il loro funzionamento, portando a malattie gravi.

Questa scoperta ha aperto nuove strade per la ricerca biomedica, con la speranza che la comprensione del ruolo dei microRNA possa portare a terapie innovative per molte malattie. Ad esempio, studi clinici stanno esplorando il potenziale terapeutico di microRNA sintetici o di molecole in grado di modulare la loro attività per trattare tumori e altre malattie complesse.

In sintesi, la scoperta dei microRNA rappresenta una vera e propria rivoluzione nella biologia molecolare, poiché ha cambiato radicalmente il modo in cui comprendiamo la regolazione dei geni e ha offerto nuove prospettive per la medicina.