Dopo la vittoria dello scorso anno dei immunizzazioni a mRna, il Nobel per la medicina 2024 va ai microRna, piccole molecole coinvolte nella regolazione dell’espressione genica, ovvero quel complesso sistema che permette alle cellule di dare forma alle informazioni contenute nel loro patrimonio genetico. I vincitori del Nobel per la Medicina o Fisiologia 2024 sono Victor Ambros and Gary Ruvkun, con la motivazione ufficiale: “per la scoperta dei microRna e del loro ruolo nella regolazione genica post-trascrizionale”.
La regolazione dell’espressione genica
Per capire in quale ambito ci stiamo muovendo, facciamo un attimo uno zoom su una cellula, arrivando fino al suo nucleo, lì dove è contenuto e impacchettato, mescolato a proteine, il suo Dna. Nel Dna, come noto, sono presenti, i geni, ovvero le unità di informazione genetica che contengono le informazioni necessarie alla costruzione delle proteine, di fatto le tuttofare di ogni organismo. Produrre proteine è un lavoro lungo, e multistep: l’informazione contenuta nel Dna viene prima trascritta in Rna (un Rna messaggero) e quindi tradotta (perché a questo punto si cambia linguaggio: da quello genetico a quello amminoacidico) in proteine, sequenze di amminoacidi per l’appunto. L’ordine degli amminoacidi è nitido dalla specifica sequenza di basi nel gene corrispondente. A tutto questo processo prendono parte, a più livelli, molecole diverse di Rna: prima l’Rna messaggero, ma anche gli Rna transfer (i traghettatori degli amminoacidi) e l’Rna ribosomiale (nei ribosomi), centrali nel processo di traduzione.
L’espressione dei geni è regolata a diversi livelli: esistono meccanismi complessi che regolano dove e quando un gene deve esprimersi, ed essere trascritto in Rna messaggero, e anche come questo mRna deve essere quindi tradotto in proteina. Questi meccanismi possono agire prima o dopo nel percorso verso la sintesi proteica (alcuni già a livello genico).
La regolazione dell’espressione genica è di fatto quel sistema che consente al patrimonio genetico di una cellula, e quindi di un individuo, di esprimersi, come, quando e dove. E’ grazie alle regolazione genica infatti se cellule identiche come patrimonio genico diventano diversissime e acquisiscono funzioni particolari all’interno di uno stesso organismo durante lo sviluppo, ricordano anche dalla Nobel Assembly at Karolinska Institutet, che ha quando conferito il premio.
Le scoperte di Ambros e Ruvkun
Ed è qui, nell’ambito dei processi di regolazione genica, che arriviamo ai microRna: si tratta di piccole molecole ((contano in genere poche decine di basi), come suggerisce il nome, che regolano la traduzione di un mRna. La scoperta si deve appunto a Victor Ambros, allora alla Harvard University e Gary Ruvkun del vicino Massachusetts General Hospital e Harvard Medical School, con i loro esperimenti a cavallo tra gli anni Ottanta e Novanta, condotti sul Caenorhabditis elegans, un modello animale ampiamente utilizzato in biologia. In particolare i due ricercatori stavano studiando degli organismi mutanti cercando di comprendere le funzioni dei geni alla base delle mutazioni, quando hanno intuito che l’azione di uno dei geni era quella di inibire l’azione dell’altro. Come? Con la produzione di una piccola molecola di Rna – un microRna appunto, prodotto da uno dei geni – che si legava, disturbando, l’Rna messaggero prodotto dall’altro gene (e quindi la produzione della proteina corrispondente). Il legame avviene in maniera (parzialmente) complementare: la complementarietà quando si parla di acidi nucleici è lo specifico accoppiamento (con legami idrogeno) che avviene tra una base e l’altra (le unità che costituiscono gli acidi nucleici) di due filamenti. Una base può legare solo una base e non un’altra.
Un meccanismo conservato
Negli anni successivi alle scoperte di Ambros e Ruvkun, venne scoperto che il meccanismo dei microRna non era prerogativa solo dei vermi, ma si tratta di un fine meccanismo di regolazione genica presente in tutti gli organismi multicellulari, umani compresi ovviamente. Non solo: col tempo, ricordano dall’accademia dei Nobel, venne chiarito come uno stesso microRna potesse regolare più geni, mentre un gene poteva essere regolato da diversi microRna (oggi se ne conoscono circa 50 mila, in centinaia di organismi). E ancora: tra quelli conservati lungo l’evoluzione di diversi organismi, si osserva come la loro azione tende ad essere abbastanza precoce durante il processo di sviluppo.
Parimenti, successivamente venne scoperto come così come alterazioni geniche sono associate a malattie, allo stesso modo possono esserlo mutazioni nelle porzioni di Dna che codificano per i microRna o nei sistemi che ne regolano la produzione e l’azione. E se salta la regolazione dell’espressione genica, saltano i programmi di sviluppo cellulare, e questo può significare anche aumentare il rischio, per esempio, di tumori. Una scoperta che apre le porte anche ad applicazioni terapeutiche: lo scorso anno, per esempio, raccontavamo le promesse di un progetto di analisi italiano sviluppato proprio per prendere di mira i microRna oncogenici. Ma c’è chi crede che i microRna possano essere utilizzati anche come biomarcatori a scopo diagnostico, o che possano essere prodotti sinteticamente per sostituire molecole fisiologiche assenti.
