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14 Ott 2024

Nobel 2024: i microRNA e la regolazione genica

Ciro Leonardo Pierri

Ciro Leonardo Pierri
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Il premio Nobel per la Medicina 2024 è stato assegnato a Victor Ambros e Gary Ruvkun per la scoperta dei microRNA, piccole molecole di RNA che hanno trasformato la nostra comprensione della regolazione genica. Questi studi hanno svelato un nuovo meccanismo con cui le cellule controllano l’espressione dei loro geni, rivelandosi fondamentali per lo sviluppo e il funzionamento degli organismi complessi, compreso l’essere umano.

 

Cosa sono i microRNA?

Per comprendere l’importanza dei microRNA bisogna considerare che ogni cellula del nostro corpo contiene lo stesso patrimonio genetico. Tuttavia, le cellule muscolari e quelle nervose, ad esempio, svolgono funzioni molto diverse. Questo è possibile grazie alla regolazione genica che permette a ogni cellula di attivare solo i geni necessari per il suo funzionamento nel tessuto specifico. Qui entrano in gioco i microRNA.

Ambros e Ruvkun, studiando l’organismo modello Caenorhabditis elegans (un piccolo verme) negli anni Novanta, scoprirono un particolare tipo di RNA, il microRNA, che non codifica per proteine ma agisce regolando la produzione di altre proteine a livello post-trascrizionale. La loro ricerca si concentrò su due geni, lin-4 e lin-14, osservando che il microRNA prodotto da lin-4 bloccava la sintesi della proteina lin-14 legandosi al suo RNA messaggero (mRNA). Questa scoperta ha aperto la strada a una nuova dimensione della biologia molecolare.

(A) C. elegans è un organismo modello utile per comprendere come si sviluppano i diversi tipi cellulari. (B) Ambros e Ruvkun hanno studiato i geni mutanti lin-4 e lin-14. Ambros aveva dimostrato che lin-4 sembrava agire come un regolatore negativo di lin-14. (C) Ambros scoprì che il gene lin-4 codificava per il microRNA, che non era destinato alla produzione di proteine. Ruvkun clonò il gene lin-14 e i due scienziati si resero conto che la sequenza del microRNA lin-4 era complementare a una sequenza nell’mRNA di lin-14. © The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén.

 

Qual è la loro utilità?

All’inizio, la comunità scientifica accolse questa scoperta con scetticismo, ritenendola forse limitata a Caenorhabditis elegans. Tuttavia, nel 2000, Ruvkun scoprì un secondo microRNA, let-7, presente in numerose specie animali, inclusi gli esseri umani. Da quel momento, l’importanza dei microRNA divenne innegabile. Oggi sappiamo che il genoma umano contiene oltre mille microRNA, e che questi piccoli regolatori sono cruciali per processi come lo sviluppo embrionale, la risposta immunitaria e la protezione contro infezioni virali.

 

Il costrutto di RNA di 33 nucleotidi che imita il complesso let-7 miRNA con il 3’-UTR of the lin-41 mRNA (LCS 2; fonte https://www.rcsb.org/structure/2jxv).

 

 

I microRNA sono ora riconosciuti come regolatori chiave di reti complesse di geni. Un singolo microRNA può influenzare più geni contemporaneamente, coordinando così interi programmi cellulari. Al contrario, un singolo gene può essere regolato da diversi microRNA, permettendo un controllo fine delle attività cellulari. L’alterazione di questo meccanismo può portare a gravi malattie, come il cancro o disordini genetici.

La scoperta di Ambros e Ruvkun ci ha offerto un nuovo strumento per comprendere la vita a livello molecolare, e i microRNA stanno emergendo come bersagli promettenti per nuove terapie. Questo Nobel celebra dunque una ricerca che non solo ha ampliato i confini della biologia, ma ha anche creato nuove prospettive per la medicina del futuro.

 

Riferimenti bibliografici:

V. Ambros, G. Ruvkun, “Recent Molecular Genetic Explorations of Caenorhabditis elegans MicroRNAs”, Genetics, 209, 3, 2018, pp. 651-673.

M. Cevec, C. Thibaudeau, J. Plavec, “Solution structure of a let-7 miRNA:lin-41 mRNA complex from C. elegans”, Nucleic Acids Research, 36, 7, 2008, pp. 2330-2337.

 

Immagine di copertina: © Niklas Elmehed – Nobel Prize Outreach

Ciro Leonardo Pierri
Ciro Leonardo Pierri
Ciro Leonardo Pierri è professore associato presso il Laboratorio di Biochimica, Biologia Strutturale e Molecolare - Dipartimento di Farmacia-Scienze del Farmaco dell’Università degli studi "Aldo Moro" di Bari.
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