Perché Victor Ambros e Gary Ruvkun hanno vinto il Premio Nobel per la Medicina: cos’è il microRNA
Il 115° Premio Nobel per la Medicina 2024 è assegnato agli scienziati Victor Ambros e Gary Ruvkun per aver scoperto il microRNA e il suo ruolo fondamentale nella regolazione genica post-trascrizionale, ovvero successiva al processo di trascrizione, il meccanismo attraverso cui le informazioni contenute nel DNA vengono tradotte in una molecola complementare di RNA.
Il principio che si è aggiudicato il prestigioso riconoscimento oggi, lunedì 7 ottobre 2024, dall’Assemblea del Nobel presso il Karolinska Institutet di Stoccolma viene definito nella stessa motivazione dell'Assemblea "un principio fondamentale che governa il modo in cui l'attività genica è regolata".
Chi sono Victor Ambros e Gary Ruvkun
Victor Ambros e Gary Ruvkun sono due ricercatori statunitensi e colleghi da anni. Victor Ambros è nato nel 1953 a Hanover, nello stato di New Hampshire e ha conseguito il dottorato di ricerca presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT) nel 1979. Dopo aver svolto ricerche in diverse università, tra cui Harvard, è approdato alla University of Massachusetts Medical School, dove oggi è professore di Scienze Naturali. Gary Ruvkun è nato a Berkeley, in California, nel 1952. Dopo il dottorato di ricerca ad Harvard nel 1982, ha vinto una borsa post-doc al MIT. Oggi è professore di genetica alla Harvard Medical School.
Cos'è il microRNA
Ciò che li ha portati a meritarsi il Premio Nobel per la Medicina – i vincitori si spartiranno un montepremi totale da 11 milioni di corone svedesi, ovvero 965.464 euro – è quello di aver identificato una nuova categoria di minuscole molecole di RNA che svolgono un ruolo fondamentale in quel processo noto come regolazione genica: il microRNA. La regolazione genica è il processo che consente alle cellule di esprimere determinati geni e di silenziarne altri. Ogni cellula contiene infatti le informazioni per produrre una quantità davvero elevata di molecole, corrispondente ad altrettante funzioni, ma non tutte sono necessarie per quella data cellula. Ecco perché l'espressione genica permette alla cellula di sviluppare sole le funzioni necessarie al ruolo per cui è preposta così da risparmiare energia.
Come spiega la nota che accompagna la notizia dell'assegnazione del Premio. "Ogni cellula contiene gli stessi cromosomi, ovvero esattamente lo stesso insieme di geni ed esattamente lo stesso insieme di istruzioni", ma le cellule si sviluppano in modo molto diverso. Ad esempio le cellule muscolari sono molto diverse da quelle nervose. Questo è possibile proprio grazie alla regolazione genica, attraverso cui la singola cellula seleziona ed esegue solo le istruzioni che le servono per svilupparsi in base alla sua funzione.
Perché è fondamentale conoscere i meccanismi della regolazione genica
Questa capacità di selezionare solo le informazioni contenute nel DNA che servono alle singole cellule per realizzare le proprie funzioni, ovvero il meccanico con cui "solo l'insieme corretto di geni sia attivo in ogni tipo specifico di cellula" è fondamentale per la vita. È sempre infatti attraverso la regolazione genica che le cellule riescono ad adattarsi alle condizioni – in continuo cambiamento – del nostro corpo e dell'ambiente in cui viviamo: se questo meccanismo non procede più come dovrebbe, si potrebbero sviluppare gravi patologie come il cancro o il diabete, o potrebbe dare luogo a forme di malattie autoimmuni.
Cosa hanno scoperto i due scienziati premiati
Il lavoro di Victor Ambros e Gary Ruvkun sui meccanismi più profondi che governano la regolazione genica risalgono a molti decenni fa. Tutto è iniziato a fine degli anni '80 quando i due ricercatori erano borsisti post-dottorato nel laboratorio di Robert Horvitz, anche lui Premio Nobel nel 2002.
I due ricercatori iniziarono le loro ricerche su un piccolo verme, il C. elegans: nonostante sia lunga solo 1 mm, questa specie è considerata un modello idoneo a studiare anche i tessuti di molti altri organismi multicellulari, con cui condivide molti tipi di cellule specializzate come le cellule nervose e muscolari. Oggetto dei loro studi erano le tempistiche di attivazione dei programmi genetici. Già in questi studi Ambros scoprì che il gene lin-4 codificava per una molecola di RNA insolitamente corta, che era in grado di bloccare l’espressione del gene lin-14. Lo scienziato ipotizzò quindi questa piccola molecola di RNA del gene lin-4 a determinare l'inibizione del gene lin-14.
Un nuovo tipo di RNA: il microRNA
Solo dopo, Ruvkun dimostrò che in realtà il meccanismo non avveniva durante la produzione di m-RNA, ma in un momento successivo del processo di espressione genica. Ricerche successive hanno permesso ai due ricercatori di scoprire che "il microRNA lin-4 inibisce lin-14 legandosi alle sequenze complementari nel suo mRNA, bloccando la produzione della proteina lin-14": i due ricercatori avevano scoperto in sostanza un nuovo tipo sconosciuto di RNA , il microRNA.
Questi risultati furono pubblicati nel 1993 in due articoli sulla rivista Cell, ma non ottennero grande attenzione dalla comunità scientifica. Per vedersi riconosciuto il valore della propria scoperta, i due ricercatori dovettero aspettare il 2000, quando riuscirono a scoprire un altro segmento di microRNA, questa volta codifica da un gene (let-7), molto più comune nel regno animale rispetto a lin-4. Era solo il secondo di una lunga serie: "Oggi sappiamo che ci sono più di mille geni per diversi microRNA negli esseri umani e che la regolazione genica da parte del microRNA è universale tra gli organismi multicellulari", spiega la nota dell'Assemblea del Nobel.
