Anche quest’anno il comitato per il Nobel ha deciso di mettere l’RNA sotto i riflettori. Dopo aver premiato l’anno scorso Katalin Karikó e Drew Weissman per il loro lavoro pionieristico sui vaccini a RNA messaggero, quest’anno ha assegnato il Premio Nobel per la Fisiologia e la Medicina ai biologi americani Victor Ambros e Gary Ruvkun, che hanno scoperto i microRNA e ne hanno evidenziato il ruolo nel processo post-trascrizionale. regolazione dei geni.
Tutto parte dalla seguente domanda: come spiegare che lo stesso DNA è presente nei fotorecettori della nostra retina e nelle cellule che rivestono il nostro stomaco? In effetti, i nostri organi e tessuti sono costituiti da molti tipi cellulari diversi. Tuttavia, quasi tutte le nostre cellule possiedono la stessa informazione genetica: gli stessi cromosomi costituiti da DNA. Ciò è spiegato dalla regolazione dell’espressione genica. Ogni cellula esprime un insieme unico di proteine, che le consentono di svolgere la sua funzione. Ciò significa che, a seconda del tipo di cellula e degli stimoli ambientali, i geni non verranno utilizzati allo stesso modo dal meccanismo cellulare. Inoltre, l’assenza di adattamento dell’attività genetica in relazione ai messaggi ambientali o l’interruzione della regolazione genetica possono essere molto problematici per la cellula e portare alla comparsa di malattie (tumori, diabete, auto-malattie immunitarie).
DNA identico ma diversi tipi di cellule? La risposta grazie ad un minuscolo verme
Victor Ambros e Gary Ruvkun hanno lavorato sull’organismo modello Caenorhabditis elegans. Questo verme rotondo, lungo circa 1 millimetro, ha diversi tipi di cellule: per i muscoli, per il sistema nervoso e per l’apparato digerente. Questa organizzazione semplificata lo rende un organismo modello per lo studio dello sviluppo multicellulare. Negli anni ’80 e ’90 i due biologi cercarono di comprendere i processi che governano la crescita di questo piccolo nematode trasparente. Hanno poi scoperto un nuovo meccanismo di regolazione genetica. Nel 1993 pubblicarono i primi risultati sui microRNA sulla prestigiosa rivista Cell.
“È pazzesco quello che un verme così piccolo ci ha permesso di scoprire! esulta Jérôme Cavaillé, ricercatore del CNRS presso l’unità di biologia molecolare, cellulare e dello sviluppo, a Tolosa. I loro studi erano puramente motivati da una curiosità senza pregiudizi. Inizialmente hanno cercato di comprendere lo sviluppo larvale di un nematode mutante. Nel 1993, quando videro che il gene responsabile di questo fenotipo mutante non codificava un RNA messaggero e che non portava alla produzione di una proteina, rimasero piuttosto sorpresi. Innanzitutto, si pensava che il fenomeno dei microRNA fosse esclusivo di C. elegans. A partire dagli anni 2000, abbiamo cominciato a scoprire i microRNA ovunque: nelle piante, nell’uomo…”
I microRNA sono frammenti particolarmente corti di RNA – tra 21 e 25 acidi nucleici – che non codificano per una proteina. D’altro canto inibiscono (o riducono) la traduzione di altre proteine. Sono “regolatori post-trascrizionali” perché intervengono a valle della trascrizione. Ibridandosi con gli RNA messaggeri, i microRNA formano complessi di RNA a doppio filamento. Tuttavia, queste strutture ibride vengono riconosciute dal meccanismo cellulare come un’anomalia e vengono eliminate dalla cellula. Pertanto, i microRNA inibiscono l’espressione dei geni provocando la degradazione del loro RNA messaggero. Un singolo microRNA può regolare l’espressione di molti geni diversi. E, viceversa, un singolo gene può essere regolato da diversi microRNA.
Una rivoluzione nella biologia molecolare
Non contenti di aver scoperto una nuova classe di molecole, Victor Ambros e Gary Ruvkun hanno anche rivelato un nuovo meccanismo molecolare. Il loro lavoro ha ribaltato il “dogma della biologia molecolare”, che schematizza secondo cui l’informazione codificata nel DNA viene trasferita all’RNA messaggero (mRNA), che poi dirige la sintesi proteica. Il DNA viene quindi posto come molecola che trasporta le informazioni, la proteina è la molecola effettrice e l’mRNA svolge il ruolo di navetta. Ma in realtà i meccanismi molecolari che orchestrano l’attività delle nostre cellule sono molto più complessi. Oggi sappiamo che l’espressione genica è costantemente finemente regolata da intere reti di RNA non codificanti e proteine come i fattori di trascrizione.
Per Serge Braun, direttore scientifico dell’Associazione francese contro le miopatie-Téléthon, il lavoro sugli RNA non codificanti offre prospettive per nuove terapie: “Victor Ambros e Gary Ruvkun andarono alla ricerca di quello che all’epoca veniva chiamato “DNA spazzatura” [expression inventée par le généticien japonais Susumu Ohno en 1972 pour désigner l’ADN ne codant pas une protéine, NDLR]. Anche se oggi sappiamo che il concetto di “DNA spazzatura” è obsoleto, all’epoca poche persone erano interessate al DNA non codificante. Da allora sono stati scoperti molti RNA, oltre all’RNA messaggero: si-RNA, RNA interferenti, piRNA, ecc. Ognuno è diverso ma svolge un ruolo nella regolazione genetica. Sono già utilizzati come biomarcatori [caractéristique biologie utilisée pour vérifier le risque d’apparition d’une maladie, la présence d’une maladie, l’évolution d’une maladie ou bien les effets d’un traitement, NDLR]. Comprendere le loro interazioni è importante, perché forniscono prospettive di trattamento per molte malattie, comprese le malattie genetiche”.
L’importanza della ricerca fondamentale e della collaborazione tra ricercatori
La scoperta dei microRNA e il loro ruolo nella regolazione genetica non sarebbe potuta avvenire se Victor Ambros e Gary Ruvkun non avessero collaborato. Per Anne Houdusse-Juille, direttrice della ricerca del CNRS presso l’Institut Curie e membro dell’Accademia delle Scienze, questo premio celebra la cooperazione tra team: “L’associazione tra ricercatori è più fertile della competizione, assicura. Questo Premio Nobel ne è un lampante esempio.”
Sottolinea inoltre l’importanza della ricerca di base e dello studio degli organismi modello: “Certo, è sempre una conquista per un ricercatore quando la sua ricerca ha delle applicazioni. Ma non dobbiamo trascurare l’importanza della ricerca fondamentale. Inoltre, un ricercatore non perde mai di vista l’aspetto applicato. È necessario continuare ad esplorare la nostra curiosità iniziale senza limitarci alle applicazioni”conclude.
Di Alice Carliez
Crediti fotografici: (a sinistra) Joseph Prezioso / AFP e (a destra) Gary Ruvkun Lab / DR
Related News :