جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی 2024 به ویکتور آمبروس (دانشگاه دانشکده پزشکی ماساچوست) و گری روکون (دانشگاه پزشکی هاروارد/بیمارستان عمومی ماساچوست) به دلیل کشف نوآورانه microRNA و نقش حیاتی آن در تنظیم ژن پس از{1} رونویسی اعطا شد. کار آنها مکانیسم جدیدی را نشان داده است که توسط آن فعالیت ژن تنظیم می شود و درک ما از عملکرد ژنتیکی را تغییر می دهد.
درباره برندگان
ویکتور آمبروس در سال 1953 در هانوفر، نیوهمپشایر به دنیا آمد. او دکترای خود را در سال 1979 از MIT گرفت و از سال 1979 تا 1985 در آنجا تحقیقات فوق دکترا را انجام داد. پس از تأسیس آزمایشگاه خود در دانشگاه هاروارد در سال 1985، او بعداً به دانشکده پزشکی دارتموث پیوست و از سال 1992 تا 20 به دانشکده پزشکی ماساچوست پیوست.
گری روکون در سال 1952 در برکلی کالیفرنیا به دنیا آمد. او در سال 1982 دکترای خود را از دانشگاه هاروارد دریافت کرد و کار فوق دکتری خود را در MIT از سال 1982 تا 1985 به پایان رساند. او آزمایشگاه خود را در دانشکده پزشکی هاروارد و بیمارستان عمومی ماساچوست در سال 1985 تأسیس کرد و در آنجا به تحقیقات خود ادامه می دهد.
رمز و راز تنظیم ژن
کروموزوم‌های ما نقشه‌ای برای هر سلول در بدن ما ذخیره می‌کنند، با این حال انواع سلول‌های مختلف، مانند سلول‌های عضلانی و عصبی، تفاوت‌های عملکردی چشمگیری از خود نشان می‌دهند. این اختلاف به دلیل تنظیم ژن-فرآیندی است که تضمین می‌کند هر سلول فقط ژن‌های مربوط به عملکرد خود را فعال می‌کند و سایر ژن‌ها را غیرفعال نگه می‌دارد. Ambros و Ruvkun به طور خاص شیفته چگونگی توسعه انواع سلول‌های مختلف شدند و کلاس جدیدی از RNA، microRNA (miRNA) را کشف کردند که نقش کلیدی در این تنظیم بازی می‌کند.
کشف انقلابی آنها یک اصل کاملاً جدید در کنترل ژن را آشکار کرد، اصلی که برای توسعه و عملکرد موجودات چند سلولی، از جمله انسان، حیاتی است. امروزه مشخص شده است که ژنوم انسان بیش از 1000 میکرو RNA مختلف را رمزگذاری می کند و اهمیت عمیق کار آنها را نشان می دهد.
بعد جدیدی از کنترل ژن
جایزه نوبل امسال کشف یک مکانیسم تنظیمی حیاتی در سلول ها را برجسته می کند که فعالیت ژن را کنترل می کند. به طور سنتی، بیان ژن به عنوان جریان اطلاعات ژنتیکی از DNA به RNA پیام رسان (mRNA) درک می شد که سپس به پروتئین ها ترجمه می شود. با این حال، Ambros و Ruvkun یک مرحله تنظیمی را کشف کردند که پس از رونویسی اتفاق می‌افتد، جایی که مولکول‌های کوچک RNA، مانند microRNAها، بر ترجمه mRNAها به پروتئین تأثیر می‌گذارند.
از دهه 1960، دانشمندان بر این باور بودند که تا حد زیادی مکانیسم‌های تنظیم ژن، به‌ویژه از طریق عمل فاکتورهای رونویسی{1}}پروتئین‌هایی که تولید mRNA را کنترل می‌کنند، کشف کرده‌اند. اما در سال 1993، آمبروس و روکون این دیدگاه را با کشف سطح جدیدی از مقررات مربوط به microRNA به چالش کشیدند، که به زودی به عنوان یک فرآیند بیولوژیکی بسیار حفاظت شده و ضروری در بین گونه ها شناخته می شود.
یک کرم کوچک، یک پیشرفت بزرگ
در اواخر دهه 1980، آمبروس و روکون محققین فوق دکترا در آزمایشگاه رابرت هورویتز بودند که برنده جایزه نوبل سال 2002 برای کارش در مورد مرگ برنامه ریزی شده سلولی شد. ارگانیسم مدل آنها نماتد بودCaenorhabditis elegans-یک کرم کوچک، فقط 1 میلی‌متر طول، با سلول‌های تخصصی مانند سلول‌های عصبی و عضلانی. این امر آن را به یک مدل ایده آل برای مطالعه رشد موجودات چند سلولی تبدیل کرد.
آمبروس و رووکون به طور خاص به دو ژن علاقه مند بودند،خط 4وخط-14، که به نظر می رسد زمان فرآیندهای رشد را در این کرم ها کنترل می کند. تحقیقات قبلی آمبروس نشان داد کهخط 4منفی تنظیم شده استخط-14، اما مکانیسم نامشخص بود. از طریق تجزیه و تحلیل سیستماتیک، آمبروس آن را کشف کردخط 4یک مولکول RNA غیرمعمول کوتاه تولید کرد که فاقد توانایی کدگذاری برای پروتئین ها بود.
در همان زمان، روکون در حال مطالعه چگونگیخط-14تنظیم شد و متوجه شد کهخط 4مانع تولید نشدخط-14mRNA اما در عوض ترجمه را مسدود کردخط-14به پروتئین آنها متوجه شدند که این RNA کوتاه ازخط 4به یک دنباله مکمل درخط-14mRNA، مانع از تولیدخط-14پروتئین
یک مکانیسم نظارتی جدید
پیشرفت آنها این کشف بود کهخط 4RNA که بعداً به عنوان microRNA طبقه بندی شد، بیان ژن را با اتصال به توالی های مکمل روی mRNA تنظیم کرد و ترجمه آن را به پروتئین کنترل کرد. این شکل جدید از مقررات پس از{1}} رونویسی لایه‌ای از پیچیدگی غیرمنتظره را به بیان ژن اضافه کرد.
اگرچه کشف آنها در سال 1993 در ابتدا با شک و تردید مواجه شد-بسیاری معتقد بودند که این کشف مختص بهسی الگانسو مرتبط با انسان نیست-یافته های آنها به زودی مورد توجه قرار گرفت. هفت سال بعد، روکون دومین microRNA را کشف کرد.let-7، که بر خلافخط 4، در سراسر قلمرو حیوانات بسیار حفاظت شده بود. این افشاگری علاقه گسترده ای را برانگیخت و در عرض چند سال، صدها میکرو RNA شناسایی شدند.
microRNA ها: مولکول های کوچک با تاثیر بزرگ
اکنون می دانیم که microRNA ها توسط بیش از 1000 ژن در انسان بیان می شوند و نقش کلیدی در تنظیم بیان ژن در همه موجودات چند سلولی دارند. آنها به توالی های مکمل روی mRNA های هدف متصل می شوند، یا ترجمه آنها را مهار می کنند یا باعث تخریب آنها می شوند. نکته قابل توجه این است که یک میکرو RNA منفرد می تواند چندین ژن را تنظیم کند، در حالی که یک ژن می تواند توسط چندین microRNA کنترل شود، که امکان ایجاد یک شبکه تنظیم کننده ژن بسیار هماهنگ را فراهم می کند.
کشف microRNA ها اهمیت بیولوژیکی عمیقی دارد. اکنون مشخص شده است که بدون microRNA ها، سلول ها و بافت ها نمی توانند به طور طبیعی رشد کنند. تنظیم غیر طبیعی microRNA با بیماری هایی مانند سرطان، کاهش شنوایی مادرزادی و اختلالات استخوانی مرتبط است. جهش در آنزیم Dicer1، که برای تولید microRNA مورد نیاز است، باعث سندرم DICER1 می شود، یک بیماری نادر مرتبط با انواع مختلف سرطان.
تحقیقات پیشگامانه با تأثیر پایدار
کار آمبروس و رووکون مرز جدیدی را در مطالعه تنظیم ژن گشوده است. یافته های آنها مکانیسم جدیدی را نشان داد که تکامل موجودات پیچیده را شکل داده است. تحقیقات آنها نه تنها درک ما از رشد سلولی را ارتقا داده است، بلکه راه را برای رویکردهای جدید برای درمان بیماری‌های ناشی از اختلال در تنظیم ژن هموار کرده است.
مقالات اصلی آنها، منتشر شده درسلولدر سال 1993 وطبیعتدر سال 2000، به سنگ بنای تحقیقات ژنتیکی مدرن تبدیل شدند.
