Нобелевская премия по физиологии и медицине 2024 года присуждена совместно Виктору Амбросу и Гэри Рувкуну «за открытие микроРНК и ее роли в посттранскрипционной регуляции генов».
МикроРНК (миРНК) относятся к семейству небольших некодирующих одноцепочечных молекул РНК, которые отвечают за регуляцию экспрессии генов у растений, животных и некоторых вирусов. За последние два десятилетия микроРНК активно изучались на предмет их роли в различных клеточных процессах, таких как дифференциация, метаболический гомеостаз, пролиферация и апоптоз.
miRNA функционируют, связываясь либо с 3'-концом информационной РНК (мРНК), тем самым действуя как трансляционные репрессоры, либо взаимодействуя с 5'-концом, где они играют роль в регуляции транскрипции. Все это происходит в цитоплазме клетки и напрямую влияет на типы и количество белков, которые производят клетки.
Первая микроРНК, Lin-4, была обнаружена в 1993 году у нематоды Caenorhabditis elegans.
miRNAs обычно имеют длину 18–25 нуклеотидов. Они происходят от более длинных предшественников, которые представляют собой двухцепочечные РНК, называемые pri-miRNAs. Процесс биогенеза происходит в ядре и цитоплазме, где pri-miRNAs образуют отдельные шпилькообразные структуры, которые распознаются и расщепляются микропроцессором, гетеродимерным комплексом, образованным DROSHA и DGCR8, который расщепляет pri-miRNAs на pre-miRNAs. Затем pre-miRNAs экспортируются в цитоплазму, где они окончательно обрабатываются для формирования miRNAs.
miRNAs играют важную роль в развитии организма, регулируя гены и белки с самого эмбриогенеза до развития органов и систем органов, таким образом, играя незаменимую роль в поддержании клеточного гомеостаза. В то время как внутриклеточные miRNAs играют роль в регуляции транскрипции/трансляции, внеклеточные miRNAs функционируют как химические мессенджеры для опосредования межклеточной коммуникации. Нарушение регуляции miRNAs было связано с различными заболеваниями, такими как рак (miRNAs действуют как активаторы и репрессоры генов), нейродегенеративные расстройства и сердечно-сосудистые заболевания. Понимание и выяснение изменений в профиле экспрессии miRNAs может привести к открытию новых биомаркеров с сопутствующими новыми терапевтическими подходами для профилактики заболеваний. miRNAs также играют важную роль в развитии и патогенезе инфекций, вызываемых микроорганизмами, такими как бактерии и вирусы, регулируя гены иммунной системы для обеспечения эффективного ответа на заболевание.
Важность и роль, которую играют miRNA, требуют дальнейшего изучения и исследования, которые в сочетании с интеграцией геномных, транскриптомных и/или протеомных данных улучшат наше механистическое понимание клеточных взаимодействий и заболеваний. Это может привести к разработке новых терапий на основе miRNA, используя miRNA в качестве актимиров (использующих miRNA в качестве активаторов для замены miRNA, которые были мутированы или удалены) и антагомиров (использующих miRNA в качестве антагонистов, где происходит аномальная регуляция указанной мРНК) для распространенных и новых заболеваний человека и животных.
Ссылки
- NobelPrize.org. Пресс-релиз – Нобелевская премия по физиологии и медицине 2024 года. Опубликовано 7 октября 2024 года. Доступно на https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2024/press-release/
- Клэр Т., Ламарте Б., Англичо Д. МикроРНК: маленькие молекулы, большие эффекты, Текущее мнение о трансплантации органов: февраль 2021 г. - Том 26 - Выпуск 1 - стр. 10-16. DOI: https://doi.org/10.1097/MOT.0000000000000835
- Амброс В. Функции микроРНК животных. Природа. 2004, 431 (7006): 350–5. DOI: https://doi.org/10.1038/nature02871
- Бартель Д.П. МикроРНК: геномика, биогенез, механизм и функции. Клетка. 2004, 116 (2): 281–97. DOI: https://doi.org/10.1016/S0092-8674(04)00045-5
- Jansson MD и Lund AH MicroRNA и рак. Молекулярная онкология. 2012, 6 (6): 590-610. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molonc.2012.09.006
- Бхаскаран М., Мохан М. МикроРНК: история, биогенез и их эволюционная роль в развитии и болезнях животных. Vet Pathol. 2014;51(4):759-774. DOI: https://doi.org/10.1177/0300985813502820
- Бернстайн Э., Ким С.Ю., Кармелл М.А. и др. Dicer необходим для развития мышей. Nat Genet. 2003; 35:215–217. DOI: https://doi.org/10.1038/ng.125
- Kloosterman WP, Plasterk RH. Разнообразные функции микроРНК в развитии и болезнях животных. Dev Cell. 2006; 11:441–450. DOI: https://doi.org/10.1016/j.devcel.2006.09.009
- Винхольдс Э., Коудийс М.Дж., ван Иден Ф.Дж.М. и др. Фермент Dicer1, продуцирующий микроРНК, необходим для развития рыбок данио. Нат Жене. 2003 г.; 35:217–218. ДОИ: https://doi.org/10.1038/ng125
- O'Brien J, Hayder H, Zayed Y, Peng C. Обзор биогенеза микроРНК, механизмов действия и циркуляции. Front Endocrinol (Лозанна). 2018 3 августа;9:402. DOI: https://doi.org/10.3389/fendo.2018.00402
Связанная статья
микроРНК: новое понимание механизма действия при вирусных инфекциях и его значения (15 февраля 2021)
