Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină din 2024 a fost acordat în comun lui Victor Ambros și Gary Ruvkun „pentru descoperirea microARN și rolul său în reglarea genelor post-transcripționale”.
MicroARN-urile (miARN-urile) aparțin unei familii de molecule de ARN monocatenar, necodante, care sunt responsabile pentru reglarea expresiei genelor la plante, animale și unele viruși. miARN-urile au fost studiate pe larg în ultimele două decenii pentru rolul lor în diferite procese celulare, cum ar fi diferențierea, homeostazia metabolică, proliferarea și apoptoza.
miARN-urile funcționează prin legarea fie la capătul 3’ al ARN-ului mesager (ARNm), acționând astfel ca represori translaționali sau interacționând cu capătul 5’ unde joacă un rol în reglarea transcripțională. Toate acestea se întâmplă în citoplasma celulei și au implicații directe asupra tipurilor și cantităților de proteine pe care celulele le produc.
Primul miARN, Lin-4, a fost descoperit în 1993 în nematodul Caenorhabditis elegans.
miARN-urile au de obicei 18-25 de nucleotide lungime. Ele sunt derivate din precursori mai lungi, care sunt ARN-uri dublu catenare numite pri-miARN. Procesul de biogeneză are loc în nucleu și citoplasmă, unde pri-miARN formează structuri distincte asemănătoare acelor de păr, care sunt recunoscute și scindate de Microprocesor, un complex heterodimer format din DROSHA și DGCR8 care scindează pri-miARN-urile la pre-miARN. Pre-miARN-urile sunt apoi exportate în citoplasmă unde sunt în cele din urmă procesate pentru a forma miARN-uri.
miARN-urile joacă un rol important în dezvoltarea organismului prin reglarea genelor și proteinelor chiar de la embriogeneză până la dezvoltarea organelor și sistemelor de organe, jucând astfel un rol indispensabil în menținerea homeostaziei celulare. În timp ce miARN-urile intracelulare joacă un rol în reglarea transcripției/translației, miARN-urile extracelulare funcționează ca mesageri chimici pentru a media comunicarea celulă-celulă. Dereglarea miARN-urilor a fost implicată în diferite boli, cum ar fi cancerul (miARN-urile acționând atât ca activatori, cât și ca represori ai genelor), tulburări neurodegenerative și boli cardiovasculare. Înțelegerea și elucidarea modificărilor în profilarea expresiei miARN poate duce la descoperirea de noi biomarkeri cu noi abordări terapeutice concomitente pentru prevenirea bolilor. miARN-urile joacă, de asemenea, un rol critic în dezvoltarea și patogeneza infecțiilor cauzate de microorganisme, cum ar fi bacteriile și virușii, prin reglarea genelor sistemului imunitar pentru a genera un răspuns eficient la boală.
Importanța și rolul jucat de miARN justifică investigații și cercetări ulterioare care, împreună cu integrarea datelor genomice, transcriptomice și/sau proteomice, vor îmbunătăți înțelegerea mecanică a interacțiunilor celulare și a bolii. Acest lucru poate duce la dezvoltarea de noi terapii bazate pe miARN prin exploatarea miARN ca actimir (folosind miARN ca activatori pentru înlocuirea miARN-urilor care au fost mutați sau șters) și antagomir (folosind miARN ca antagoniști în cazul în care există o reglare anormală a mARN-ului menționat) pentru boli prevalente și emergente ale omului și animalelor.
***
Referințe
- NobelPrize.org. Comunicat de presă – Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină 2024. Postat la 7 octombrie 2024. Disponibil la https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2024/press-release/
- Clairea T, Lamarthée B, Anglicheau D. MicroARNs: small molecules, big effects, Current Opinion in Organ Transplantation: February 2021 – Volume 26 – Issue 1 – p 10-16. DOI: https://doi.org/10.1097/MOT.0000000000000835
- Ambros V. Funcţiile microARN-urilor animale. Natură. 2004, 431 (7006): 350–5. DOI: https://doi.org/10.1038/nature02871
- Bartel DP. MicroARN: genomică, biogeneză, mecanism și funcție. Celulă. 2004, 116 (2): 281–97. DOI: https://doi.org/10.1016/S0092-8674(04)00045-5
- Jansson MD și Lund AH MicroARN și Cancer. Oncologie moleculară. 2012, 6 (6): 590-610. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molonc.2012.09.006
- Bhaskaran M, Mohan M. MicroARN: istorie, biogeneză și rolul lor în evoluție în dezvoltarea și bolile animalelor. Veterinarul Pathol. 2014;51(4):759-774. DOI: https://doi.org/10.1177/0300985813502820
- Bernstein E, Kim SY, Carmell MA, et al. Dicerul este esențial pentru dezvoltarea șoarecelui. Nat Genet. 2003; 35:215–217. DOI: https://doi.org/10.1038/ng.125
- Kloosterman WP, Plasterk RH. Diversele funcții ale micro-ARN-urilor în dezvoltarea și bolile animalelor. Dev Cell. 2006; 11:441–450. DOI: https://doi.org/10.1016/j.devcel.2006.09.009
- Wienholds E, Koudijs MJ, van Eeden FJM și colab. Enzima producătoare de microARN Dicer1 este esențială pentru dezvoltarea peștilor zebra. Nat Genet. 2003; 35:217–218. DOI: https://doi.org/10.1038/ng125
- O'Brien J, Hayder H, Zayed Y, Peng C. Privire de ansamblu asupra biogenezei MicroARN, mecanismelor de acțiuni și circulație. Endocrinol frontal (Lausanne). 2018 august 3;9:402. DOI: https://doi.org/10.3389/fendo.2018.00402
***
Articol relevant
microARN: Noua înțelegere a mecanismului de acțiune în infecțiile virale și semnificația acesteia (15 februarie 2021)
***
