Οι πληροφορίες που αποθηκεύονται στα χρωμοσώματά μας μπορούν να παρομοιαστούν με ένα εγχειρίδιο οδηγιών για όλα τα κύτταρα του σώματός μας. Κάθε κύτταρο περιέχει τα ίδια χρωμοσώματα, επομένως κάθε κύτταρο περιέχει ακριβώς το ίδιο σύνολο γονιδίων και ακριβώς το ίδιο σύνολο εντολών. Ωστόσο, διαφορετικοί τύποι κυττάρων, όπως μυϊκά και νευρικά κύτταρα, έχουν πολύ διακριτά χαρακτηριστικά.
Πώς προκύπτουν αυτές οι διαφορές;
Η απάντηση βρίσκεται στη γονιδιακή ρύθμιση, η οποία επιτρέπει σε κάθε κύτταρο να επιλέξει μόνο τις σχετικές οδηγίες. Αυτό διασφαλίζει ότι μόνο το σωστό σύνολο γονιδίων είναι ενεργό σε κάθε τύπο κυττάρου. Ο Victor Ambros και ο Gary Ruvkun ενδιαφέρθηκαν για το πώς αναπτύσσονται οι διαφορετικοί τύποι κυττάρων. Ανακάλυψαν το microRNA, μια νέα κατηγορία μικροσκοπικών μορίων RNA που παίζουν κρίσιμο ρόλο στη ρύθμιση των γονιδίων. Η πρωτοποριακή ανακάλυψή τους αποκάλυψε μια εντελώς νέα αρχή γονιδιακής ρύθμισης που αποδείχθηκε απαραίτητη για τους πολυκύτταρους οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Είναι πλέον γνωστό ότι το ανθρώπινο γονιδίωμα κωδικοποιεί περισσότερα από χίλια microRNA. Η εκπληκτική ανακάλυψή τους αποκάλυψε μια εντελώς νέα διάσταση στη γονιδιακή ρύθμιση. Τα MicroRNA αποδεικνύονται θεμελιωδώς σημαντικά για τον τρόπο ανάπτυξης και λειτουργίας των οργανισμών.
Το φετινό βραβείο Νόμπελ επικεντρώνεται στην ανακάλυψη ενός ζωτικού ρυθμιστικού μηχανισμού που χρησιμοποιείται στα κύτταρα για τον έλεγχο της γονιδιακής δραστηριότητας. Η γενετική πληροφορία ρέει από το DNA στο αγγελιοφόρο RNA (mRNA), μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται μεταγραφή, και στη συνέχεια στον κυτταρικό μηχανισμό για την παραγωγή πρωτεΐνης. Εκεί, τα mRNA μεταφράζονται έτσι ώστε οι πρωτεΐνες να παράγονται σύμφωνα με τις γενετικές οδηγίες που είναι αποθηκευμένες στο DNA. Από τα μέσα του 20ου αιώνα, αρκετές από τις πιο θεμελιώδεις επιστημονικές ανακαλύψεις έχουν εξηγήσει πώς λειτουργούν αυτές οι διαδικασίες. Τα όργανα και οι ιστοί μας αποτελούνται από πολλούς διαφορετικούς τύπους κυττάρων, όλοι με πανομοιότυπες γενετικές πληροφορίες αποθηκευμένες στο DNA τους. Ωστόσο, αυτά τα διαφορετικά κύτταρα εκφράζουν μοναδικά σύνολα πρωτεϊνών. Πώς είναι δυνατόν αυτό; Η απάντηση βρίσκεται στην ακριβή ρύθμιση της γονιδιακής δραστηριότητας, έτσι ώστε μόνο το σωστό σύνολο γονιδίων να είναι ενεργό σε κάθε συγκεκριμένο τύπο κυττάρου. Αυτό επιτρέπει, για παράδειγμα, στα μυϊκά κύτταρα, στα εντερικά κύτταρα και σε διαφορετικούς τύπους νευρικών κυττάρων να εκτελούν τις εξειδικευμένες λειτουργίες τους. Επιπλέον, η γονιδιακή δραστηριότητα πρέπει να ρυθμίζεται συνεχώς ώστε να προσαρμόζονται οι κυτταρικές λειτουργίες στις μεταβαλλόμενες συνθήκες στο σώμα και το περιβάλλον μας. Εάν η γονιδιακή ρύθμιση πάει στραβά, μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές ασθένειες όπως ο καρκίνος, ο διαβήτης ή κάποιο αυτοάνοσο. Ως εκ τούτου, η κατανόηση της ρύθμισης της γονιδιακής δραστηριότητας υπήρξε σημαντικός στόχος για πολλές δεκαετίες.
Στη δεκαετία του 1960, αποδείχθηκε ότι εξειδικευμένες πρωτεΐνες, γνωστές ως παράγοντες μεταγραφής, μπορούν να συνδεθούν σε συγκεκριμένες περιοχές του DNA και να ελέγξουν τη ροή της γενετικής πληροφορίας προσδιορίζοντας ποια mRNA παράγονται. Από τότε, χιλιάδες μεταγραφικοί παράγοντες έχουν εντοπιστεί και για μεγάλο χρονικό διάστημα πιστευόταν ότι οι βασικές αρχές της γονιδιακής ρύθμισης είχαν λυθεί. Ωστόσο, το 1993, οι φετινοί βραβευθέντες με Νόμπελ δημοσίευσαν απροσδόκητα ευρήματα που περιγράφουν ένα νέο επίπεδο γονιδιακής ρύθμισης, το οποίο αποδείχθηκε εξαιρετικά σημαντικό.
Η γονιδιακή ρύθμιση από το microRNA, που αποκαλύφθηκε για πρώτη φορά από τους Ambros και Ruvkun, λειτουργεί εδώ και εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Αυτός ο μηχανισμός επέτρεψε την εξέλιξη όλο και πιο πολύπλοκων οργανισμών. Γνωρίζουμε από γενετική έρευνα ότι τα κύτταρα και οι ιστοί δεν αναπτύσσονται φυσιολογικά χωρίς microRNA. Η μη φυσιολογική ρύθμιση από το microRNA μπορεί να συμβάλει στον καρκίνο και έχουν βρεθεί μεταλλάξεις στα γονίδια που κωδικοποιούν τα microRNA στους ανθρώπους, προκαλώντας καταστάσεις όπως συγγενή απώλεια ακοής, οφθαλμικές και σκελετικές διαταραχές. Οι μεταλλάξεις σε μία από τις πρωτεΐνες που απαιτούνται για την παραγωγή microRNA έχουν ως αποτέλεσμα το σύνδρομο DICER1, ένα σπάνιο αλλά σοβαρό σύνδρομο που συνδέεται με τον καρκίνο σε διάφορα όργανα και ιστούς. Η σπερματική ανακάλυψη των Ambros και Ruvkun σε ένα μικρό σκουλήκι το C. elegans ήταν απροσδόκητη και αποκάλυψε μια νέα διάσταση στη ρύθμιση των γονιδίων, απαραίτητη για όλες τις πολύπλοκες μορφές ζωής.
Η πρωτοποριακή ανακάλυψή τους αποκάλυψε μια εντελώς νέα αρχή γονιδιακής ρύθμισης που αποδείχθηκε απαραίτητη για τους πολυκύτταρους οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων κι εμάς των ανθρώπων. «Είναι πλέον γνωστό ότι το ανθρώπινο γονιδίωμα κωδικοποιεί πάνω από χίλια microRNA» σχολίασαν σχετικά.
Χωρίς την ικανότητα ελέγχου της γονιδιακής έκφρασης, κάθε κύτταρο σε έναν οργανισμό θα ήταν πανομοιότυπο, έτσι τα microRNA βοήθησαν να καταστεί δυνατή η εξέλιξη πολύπλοκων μορφών ζωής. Η μη φυσιολογική ρύθμιση από τα microRNA μπορεί να συμβάλει στον καρκίνο και σε ορισμένες καταστάσεις, όπως η συγγενής απώλεια ακοής και οι διαταραχές των οστών. Ένα σοβαρό παράδειγμα είναι το σύνδρομο DICER1, το οποίο οδηγεί σε καρκίνο σε διάφορους ιστούς και προκαλείται από μεταλλάξεις που επηρεάζουν τα microRNA.
Αναλυτικά διαβάστε: http://www.nobelprize.org
Πηγή: allabouthealth.gr
