Nobel per la Medicina agli americani Ambros e Ruvkun: cosa sono i microRna scoperti dai due studiosi
Il premio Nobel per la Medicina o la Fisiologia 2024 è stato assegnato agli americani Victor Ambros e Gary Ruvkun: “per la scoperta del microRna e del suo ruolo nella regolazione genica post-trascrizionale”. I microRna sono piccole molecole che – come è stato spiegato all’annuncio degli scienziati vincitori di quest’anno – hanno aperto un nuovo campo nella regolazione dei geni. A comunicare il Nobel per la Medicina 2024 è stato il segretario generale dell’Assemblea dei Nobel, Thomas Perlman.
Chi sono Victor Ambros e Gary Ruvkun
Victor Ambros è nato nel 1953 ad Hanover, nel New Hampshire. Ha conseguito il dottorato di ricerca al Mit (Massachusetts Institute of Technology) nel 1979, dove ha svolto anche ricerche post-dottorato dal 1979 al 1985, quando è diventato ricercatore principale all’università di Harvard. E’ stato professore alla Dartmouth Medical School dal 1992 al 2007 e ora è docente di scienze naturali alla University of Massachusetts Medical School. Gary Ruvkun è nato a Berkeley, in California, nel 1952. Ha conseguito il dottorato di ricerca ad Harvard nel 1982. Dal 1982 al 1985 è stato borsista post-dottorato al Mit. E’ diventato ricercatore principale al Massachusetts General Hospital e all’Harvard Medical School nel 1985, dove ora è professore di genetica.
La scoperta del microRna
La scoperta di Ambros e Ruvkun, ha spiegato il genetista dell’Università Tor Vergata di Roma Giuseppe Novelli all’Adnkronos Salute, “ha aperto la strada alla conoscenza di questi piccoli elementi dell’Rna che servono ad accendere e spegnere alcuni geni: questi interruttori che hanno un ruolo determinate in molte patologie dell’uomo come il diabete, l’ictus, il cancro. Ma hanno un ruolo anche nelle infiammazioni”. “Sulle ricerche di questi due scienziati – ha continuato Novelli – lavoriamo anche in Italia, ad esempio nel mio laboratorio, perché è dalle loro scoperte che è partito tutto un filone per sviluppare alcuni farmaci che possono spegnere e accendere questi interruttori. Dalla suscettibilità di questo microRna dipende la risposta dell’organismo ad alcune terapie. Il loro è stato un lavoro di base che ha aperto un filone di ricerca importantissimo. E’ un Nobel per la Medicina molto meritato”.
Come si sviluppano i diversi tipi di cellule
In ogni cellula del corpo umano c’è un ‘kit’ completo e universale: lo stesso set di geni, lo stesso set di istruzioni. Ma la macchina perfetta del nostro organismo è un ‘melting pot’ di diversi tipi di cellule, da quelle muscolari a quelle nervose, con caratteristiche molto differenti. Com’è possibile? Magia della regolazione genica, che consente a ogni cellula di selezionare per sé solo le istruzioni rilevanti fra tutte quelle immagazzinate nei cromosomi. Registe di questo processo sono le minuscole molecole protagoniste del Nobel per la Medicina 2024: i microRna (miRna), una sorta di ‘evidenziatori’ che nel ‘manuale di istruzioni’ delle cellule aiutano a mettere in risalto i passaggi che contano, e contribuiscono a far sì che solo il set corretto di geni sia attivo in ogni tipo di cellula.
Victor Ambros e Gary Ruvkun, i premiati di quest’anno, erano interessati proprio a questo: come si sviluppano i diversi tipi di cellule. E hanno scoperto i microRna, nuova classe di 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”, spiegano gli esperti che hanno deciso di assegnare a loro il riconoscimento più ambito del mondo della scienza. Ora è noto che il genoma umano codifica per oltre mille microRna. La loro sorprendente scoperta ha rivelato una dimensione completamente nuova e i miRna si stanno dimostrando fondamentalmente importanti per il modo in cui gli organismi si sviluppano e funzionano.
Così le cellule controllano l’attività genica
Il premio Nobel di quest’anno si concentra dunque sulla scoperta di un meccanismo di regolazione vitale utilizzato nelle cellule per controllare l’attività genica. 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, le scoperte scientifiche più cruciali hanno spiegato come funzionano questi processi. Processi che consentono che le diverse cellule esprimano set unici di proteine e che le cellule muscolari, intestinali, nervose e così via svolgano le loro funzioni specializzate.
Inoltre, l’attività genica deve essere continuamente messa a punto per adattare le funzioni cellulari alle mutevoli condizioni nei nostri corpi e nell’ambiente. Se la regolazione genica va male, può portare a gravi malattie come cancro, diabete o autoimmunità. 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 Rna messaggeri 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. Tuttavia, nel 1993, i neo premi Nobel Ambros e Ruvkun hanno pubblicato risultati inaspettati che descrivono un nuovo livello di regolazione genica, che si è rivelato altamente significativo e conservato durante l’evoluzione.
La fondamentale osservazione di un verme
Complice della loro scoperta un piccolo verme, da sempre prezioso per la ricerca, il C. elegans. Verso la fine degli anni ’80, Ambros e Ruvkun – borsisti post-dottorato nel laboratorio di un altro Nobel, Robert Horvitz (premiato nel 2002) – puntarono i loro microscopi su questo verme cilindrico lungo 1 millimetro che, nonostante le piccole dimensioni, possiede molti tipi di cellule specializzate presenti anche in animali più grandi e complessi. Ambros e Ruvkun erano interessati ai geni che controllano la tempistica di attivazione di diversi programmi genetici, assicurando che vari tipi di cellule si sviluppino al momento giusto. I loro studi si concentrarono su due ceppi mutanti di vermi, lin-4 e lin-14, che mostravano difetti in questa tempistica di attivazione. Ambros aveva precedentemente dimostrato che il gene lin-4 sembrava essere un regolatore negativo del gene lin-14. Tuttavia, non si sapeva come l’attività di lin-14 venisse bloccata. Con Ruvkun affrontò questi misteri. Ambros analizzò il mutante lin-4 nel suo laboratorio fondato all’università di Harvard. Lì avvenne una scoperta inaspettata: il gene lin-4 produceva una molecola di Rna insolitamente corta che non aveva un codice per la produzione di proteine. Questi risultati suggerirono che questo piccolo Rna di lin-4 era responsabile dell’inibizione di lin-14.
La scoperta dei micro Rna
Ma come funzionava questo processo? A mettere l’altro pezzo del puzzle fu Ruvkun. Studiando la regolazione del gene lin-14 nel suo laboratorio al Massachusetts General Hospital e Harvard Medical School, dimostrò che non è la produzione di Rna messaggero da lin-14 a essere inibita da lin-4. La regolazione sembrava verificarsi in una fase successiva del processo di espressione genica, attraverso l’arresto della produzione di proteine. E’ confrontando le loro scoperte che i 2 ricercatori hanno avuto l’intuizione. Ulteriori loro esperimenti hanno dunque permesso di dimostrare che il miRna di lin-4 disattivava lin-14 legandosi alle sequenze complementari nel suo mRna, bloccando la produzione della proteina lin-14. Era stato scoperto un nuovo principio di regolazione genica, mediato da un tipo di Rna precedentemente sconosciuto, il microRna appunto. I risultati furono pubblicati nel 1993 in 2 articoli sulla rivista ‘Cell’, accolti – si ricorda nella nota del Nobel Prize – con un silenzio “quasi assordante” dalla comunità scientifica.
La percezione cambiò nel 2000 quando il gruppo di ricerca di Ruvkun pubblicò la scoperta di un altro microRna, codificato dal gene let-7, altamente conservato e presente in tutto il regno animale. L’articolo suscitò grande interesse e negli anni successivi furono identificati centinaia di diversi microRna. Oggi sappiamo che la regolazione genica da parte dei miRna è universale tra gli organismi multicellulari. Oltre alla mappatura di nuovi microRna, esperimenti condotti da diversi gruppi di ricerca hanno chiarito i meccanismi di come vengono prodotti e consegnati a sequenze bersaglio complementari negli Rna messaggeri regolati. Il legame dei microRna porta all’inibizione della sintesi proteica o alla degradazione degli mRna. Piccola curiosità: un singolo microRna può regolare l’espressione di molti geni diversi e, al contrario, un singolo gene può essere regolato da più microRna, coordinando e perfezionando così intere reti di geni.
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