Il premio Nobel per la medicina 2024 è stato assegnato congiuntamente a Victor Ambros e Gary Ruvkun “per la scoperta del microRNA e del suo ruolo nella regolazione genica post-trascrizionale”.
I microRNA (miRNA) appartengono a una famiglia di piccole molecole di RNA a singolo filamento non codificanti, responsabili della regolazione dell'espressione genica nelle piante, negli animali e in alcuni virus. I miRNA sono stati ampiamente studiati negli ultimi due decenni per il loro ruolo in vari processi cellulari come la differenziazione, l'omeostasi metabolica, la proliferazione e l'apoptosi.
I miRNA funzionano legandosi all'estremità 3' dell'RNA messaggero (mRNA), agendo quindi come repressori traduzionali o interagendo con l'estremità 5' dove svolgono un ruolo nella regolazione trascrizionale. Tutto ciò avviene nel citoplasma della cellula e ha implicazioni dirette sui tipi e sulle quantità di proteine prodotte dalle cellule.
Il primo miRNA, Lin-4, è stato scoperto nel 1993 nel nematode Caenorhabditis elegans.
I miRNA sono in genere lunghi 18-25 nucleotidi. Sono derivati da precursori più lunghi, che sono RNA a doppio filamento chiamati pri-miRNA. Il processo di biogenesi avviene nel nucleo e nel citoplasma dove i pri-miRNA formano distinte strutture simili a forcine che vengono riconosciute e scisse dal Microprocessore, un complesso eterodimerico formato da DROSHA e DGCR8 che scinde i pri-miRNA in pre-miRNA. I pre-miRNA vengono quindi esportati nel citoplasma dove vengono infine elaborati per formare miRNA.
I miRNA svolgono un ruolo importante nello sviluppo dell'organismo regolando i geni e le proteine dall'embriogenesi allo sviluppo di organi e sistemi di organi, svolgendo così un ruolo indispensabile nel mantenimento dell'omeostasi cellulare. Mentre i miRNA intracellulari svolgono un ruolo nella regolazione trascrizionale/traduzionale, i miRNA extracellulari funzionano come messaggeri chimici per mediare la comunicazione cellula-cellula. La disregolazione dei miRNA è stata implicata in varie malattie come il cancro (miRNA che agiscono sia come attivatori che come repressori di geni), disturbi neurodegenerativi e malattie cardiovascolari. Comprendere e chiarire i cambiamenti nel profilo di espressione dei miRNA può portare alla scoperta di nuovi biomarcatori con nuovi approcci terapeutici concomitanti per la prevenzione delle malattie. I miRNA svolgono anche un ruolo critico nello sviluppo e nella patogenesi di infezioni causate da microrganismi come batteri e virus regolando i geni del sistema immunitario per montare una risposta efficace alla malattia.
L'importanza e il ruolo svolti dai miRNA giustificano ulteriori indagini e ricerche che, unite all'integrazione di dati genomici, trascrittomici e/o proteomici, miglioreranno la nostra comprensione meccanicistica delle interazioni cellulari e delle malattie. Ciò può portare allo sviluppo di nuove terapie basate sui miRNA sfruttando i miRNA come actimir (utilizzando i miRNA come attivatori per la sostituzione dei miRNA che sono stati mutati o eliminati) e antagomir (utilizzando i miRNA come antagonisti in cui vi è un'anomala sovraregolazione del suddetto mRNA) per malattie umane e animali diffuse ed emergenti.
***
Referenze
- NobelPrize.org. Comunicato stampa – Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina 2024. Pubblicato il 7 ottobre 2024. Disponibile su https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2024/press-release/
- Clairea T, Lamarthée B, Anglicheau D. MicroRNA: piccole molecole, grandi effetti, Current Opinion in Organ Transplantation: February 2021 – Volume 26 – Issue 1 – p 10-16. DOI: https://doi.org/10.1097/MOT.0000000000000835
- Ambros V. Le funzioni dei microRNA animali. Natura. 2004, 431 (7006): 350-5. DOI: https://doi.org/10.1038/nature02871
- Bartel DP. MicroRNA: genomica, biogenesi, meccanismo e funzione. Cellula. 2004, 116 (2): 281-97. DOI: https://doi.org/10.1016/S0092-8674(04)00045-5
- Jansson MD e Lund AH MicroRNA e cancro. Oncologia Molecolare. 2012, 6 (6): 590-610. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molonc.2012.09.006
- Bhaskaran M, Mohan M. MicroRNA: storia, biogenesi e il loro ruolo in evoluzione nello sviluppo e nelle malattie degli animali. Vet Pathol. 2014;51(4):759-774. DOI: https://doi.org/10.1177/0300985813502820
- Bernstein E, Kim SY, Carmell MA, et al. Dicer è essenziale per lo sviluppo del topo. Nat Genet. 2003; 35:215–217. DOI: https://doi.org/10.1038/ng.125
- Kloosterman WP, Plasterk RH. Le diverse funzioni dei micro-RNA nello sviluppo e nelle malattie degli animali. Dev Cell. 2006; 11:441–450. DOI: https://doi.org/10.1016/j.devcel.2006.09.009
- Wienholds E, Koudijs MJ, van Eeden FJM, et al. L'enzima Dicer1 che produce microRNA è essenziale per lo sviluppo del pesce zebra. Nat Genet. 2003; 35:217–218. DOI: https://doi.org/10.1038/ng125
- O'Brien J, Hayder H, Zayed Y, Peng C. Panoramica della biogenesi dei microRNA, meccanismi di azione e circolazione. Front Endocrinol (Losanna). 2018 agosto 3;9:402. DOI: https://doi.org/10.3389/fendo.2018.00402
***
Articolo correlato
microRNA: nuova comprensione del meccanismo d'azione nelle infezioni virali e del suo significato (15 Febbraio 2021)
***
