Il Nobel per la Medicina a Victor Ambros e Gary Ruvkun
Per le loro scoperte su uno dei principi fondamentali nella regolazione dell'attività dei geni, che permette alle cellule di sviluppare alcune funzioni ed escluderne altre
Il Premio Nobel per la Medicina 2024 è stato assegnato a Victor Ambros e Gary Ruvkun «per la loro scoperta del microRNA e del suo ruolo nella maturazione dell’mRNA».
Grazie alle loro ricerche su come si sviluppano tipi diversi di cellule, Ambros e Ruvkun hanno scoperto il microRNA, cioè piccole molecole di RNA che hanno un ruolo centrale nella regolazione dei geni. Queste molecole sono fondamentali per come si sviluppano e funzionano gli organismi multicellulari, compresi gli esseri umani. Per comprendere la portata della loro scoperta è però necessario un rapido ripasso delle cose che si studiano a scuola sul materiale genetico.
Le informazioni per far sviluppare e funzionare il nostro organismo, come quello di moltissimi altri esseri viventi, sono contenute nei cromosomi, una specie di manuale di istruzioni per le cellule. I cromosomi sono contenuti nel nucleo di ogni cellula, quindi ciascuna di loro contiene la medesima serie di geni e di conseguenza di istruzioni. Eppure ogni cellula ha un ruolo specifico: utilizza alcune istruzioni e ne ignora altre. Riesce a farlo grazie alla regolazione genica, un processo in cui esprime un certo numero di geni (che contengono le istruzioni) e al contempo silenzia tutti gli altri.
Capire come funzionasse la regolazione genica non fu semplice e richiese decenni di studi. L’informazione genetica viene trascritta dal DNA all’RNA messaggero (mRNA) e infine alle strutture della cellula che si occupano materialmente di usare quelle istruzioni per produrre le proteine. Grazie alla regolazione genica, le cellule dell’intestino, del cervello o dei muscoli producono solo le proteine necessarie per svolgere le loro funzioni, lasciando perdere tutte le altre. La regolazione genica è inoltre importante per consentire alle cellule di “tenersi aggiornate”, producendo per esempio alcuni tipi di proteine solo in condizioni di emergenza o quando cambia il contesto in cui sono attive.
Rappresentazione schematica dei processi di trascrizione e di costruzione delle proteine (Nobel Prize)
Negli anni Sessanta si capì che alcune specifiche proteine (“fattori di trascrizione”) hanno un ruolo nel controllo dell’informazione genetica, perché possono condizionare la produzione di specifici segmenti di mRNA. Le successive scoperte di migliaia di fattori di trascrizione fecero ipotizzare che fossero questi i principali responsabili della regolazione genica. Le cose sarebbero però cambiate tra la fine degli anni Ottanta e i primi Novanta, quando Ambros e Ruvkun fecero conoscenza con un particolare verme cilindrico (nematode).
I due ricercatori avevano studiato alcune caratteristiche del nematode C. elegans, lungo appena un millimetro, ma dotato di cellule specializzate per molti compiti diversi: ideale da studiare per capire il funzionamento di organismi più complessi. Ambros e Ruvkun studiavano C. elegans per comprendere il ruolo di alcuni geni che controllano le fasi di attivazione di altri geni, in modo che le cellule nell’organismo si sviluppino al momento giusto per svolgere le loro funzioni. Si erano concentrati su lin-4, un gene che regola proprio i tempi di sviluppo delle larve di C. elegans, isolandolo e notando che invece di produrre un RNA messaggero (che porta le istruzioni alle strutture della cellula per costruire le proteine), questo portava alla produzione di minuscoli filamenti di RNA che non contenevano però istruzioni per la costruzione delle proteine.
Il confronto con altri geni, permise a Ambros e Ruvkun di scoprire che quei minuscoli filamenti, poi chiamati microRNA, hanno un ruolo centrale nella regolazione genica. Hanno infatti la capacità di legarsi a specifiche sezioni dell’mRNA e di annullare parte delle sue istruzioni, in modo che non vengano seguite dalla cellula nella produzione di alcuni tipi di proteine. Erano i primi anni Novanta e Ambros e Ruvkun avevano scoperto un nuovo meccanismo nella regolazione genica grazie a un tipo di RNA non conosciuto fino ad allora: il microRNA.
I risultati dei loro studi furono pubblicati in due articoli sulla rivista scientifica Cell nel 1993, ma furono necessari diversi anni prima che venisse accettata la loro ipotesi. Inizialmente si pensava infatti che quel meccanismo fosse tipico di C. elegans, ma non necessariamente di altri organismi. Nel 2000 il gruppo di ricerca di Ruvkun pubblicò un nuovo studio dove mostrava come lo stesso fenomeno si applicasse a un particolare gene, che ricorre in un’ampia varietà di specie animali. Negli anni seguenti furono scoperte migliaia di geni che regolano il microRNA, facendo arrivare alla conclusione che questo sia presente in tutti gli organismi pluricellulari. Si sarebbe poi scoperto che il microRNA ha diverse altre funzioni, sempre legate a coordinare e determinare l’attivazione di moltissimi geni.
Il lavoro di Ambros e Ruvkun è stato fondamentale per comprendere un meccanismo che funziona da centinaia di milioni di anni, alla base dell’evoluzione di organismi sempre più complessi. I loro studi hanno anche permesso di scoprire che senza microRNA le cellule non si sviluppano normalmente e che in mancanza di un suo normale funzionamento si possono avere mutazioni, molte delle quali responsabili di alcune malattie compresi i tumori.
Victor Ambros è nato nel 1953 ad Hanover nel New Hampshire, negli Stati Uniti, ed è docente di scienze naturali presso l’University of Massachusetts Medical School di Worcester.
Gary Ruvkun è nato a Berkeley in California nel 1952 ed è docente di genetica presso l’Harvard Medical School.
