Letošní Nobelova cena za fyziologii a lékařství

MicroRNA - jak se malá molekula, kterou vědci původně považovali za odpad uvnitř buněk, zasloužila o letošní Nobelovu cenu. (délka blogu 4 min.)

Nobelova cena za fyziologii a lékařství

se uděluje každý rok za významné objevy v oblasti fyziologie a lékařství. Je to jedna z pěti původních Nobelových cen udělovaných od roku 1901. Nositeli letošní Nobelovy ceny za fyziologii a lékařství jsou Victor Ambros a Gary Ruvkun.

Od laboratorního červa k Nobelově ceně

Práce, za kterou Nobelovu cenu získali, se původně věnovala určitému typu červů. Později se ovšem zjistilo, že objev se týká nejen jich - ale také všech živých organismů, které mají buňky a v nich jádro (eukaryoty). Jev, který oba vědci objevili, se projevuje dokonce i u virů. Objev funkce microRNA tak rozšiřuje naše chápání toho, jak fungují živé organismy.

Každá buňka našeho těla obsahuje stejné geny DNA, ale zároveň vypadají různé buňky odlišně a pracují různými způsoby. Zjevně existují regulační mechanismy, díky nimž v jedněch buňkách pracují určité geny, v jiných zase jiné geny. MicroRNA je mimochodem jen jedním ze tří známých regulačních mechanismů - což z něj ovšem v žádném případě nedělá nezajímavý objev. Naopak.

Červi se stali modelovým organismem proto, že se o nich ví, kolik mají buněk, jak rostou, jak vypadá chronologie jejich vývoje, jaké fáze vývoje procházejí a jak dlouho tyto fáze běžně trvají. Je tedy možné zjistit, kdy se vyvíjejí jinak než je obvyklé a kdy je s nimi něco v nepořádku.

Vědci se snažili izolovat protein, který u červa provokuje změnu ve vývoji. V průběhu 80. let minulého století ale pochopili, že nejspíš nepůjde o bílkovinu, ale nějakou jinou molekulu. Dnes to asi odborníky neudiví, v té době to ale byla poměrně revoluční myšlenka, protože to byly právě bílkoviny, které byly považovány za příčinu takových změn.

Oba vědci usoudili, že v tomto případě bude na vině molekula RNA - navíc to má být velice podivná (protože velice malá) molekula.

RNA

RNA je pro život na Zemi velmi důležitá. V našich buňkách se například proteiny nesyntetizují přímo pomocí genů - nejprve buňka syntetizuje kopii RNA a odešle ji z jádra do cytoplazmy, kde se z ní pak syntetizuje protein. To zabraňuje pracovnímu poškození DNA podobně, jako zabraňuje pořízení fotokopie poškození staré vzácné knihy, kterou chce někdo studovat.

To ovšem znamená, že RNA jsou obrovské molekuly, protože jsou kopiemi genů, které jsou také často velmi velkými molekulami. Jak se to tedy slučuje s názorem, že určující faktory pro vývoj červa jsou podivně maličké molekuly RNA?

MicroRNA

V roce 1992 se oba dnešní noví nositelé Nobelovy ceny setkali, aby si vyměnili zkušenosti - oba pracovali prakticky na stejné mutaci červa. Začali pak spolupracovat. Postupně společně zjistili, jak funguje nově objevený podivný regulační mechanismus, který funguje díky microRNA.

V praxi to vypadá tak, že se malá molekula microRNA naváže na kompletní molekulu RNA, ze které by se měl syntetizovat protein. To se následně nestane. Ukázalo se, že tato malá molekula microRNA ve výsledku brání syntéze proteinu.

První průlomová práce byla publikovaná v roce 1993. Další pokrok nastal v roce 2000.

Vědci se začali zabývat otázkou, jestli tento mechanismus funguje i u dalších organismů - a objevili ho u opravdu velkého množství z nich.

Je přitom zajímavé, že existence microRNA už byla známa delší dobu. Odborníci si ale původně mysleli, že se jedná o odpadní molekuly, které se v průběhu vývoje poškodily a hromadí se v buňce. Vůbec netušili, že by se mohlo ve skutečnosti jednat o molekuly, které mají naopak velice důležitý regulační vliv - procesy v buňce doslova řídí.

Poté, co oba hrdinové dnešního blogu ukázali, že v případě microRNA nejde o nějaký odpad, ale o důležitý regulační mechanismus u červů, začali se tomuto tématu věnovat i další týmy vědců.

K dnešnímu dni víme o zhruba 50 000 regulačních microRNA a několika desítkách tisíc podobných molekul, u kterých si jejich funkcí nejsou vědci zatím jistí. Jen u lidí známe kolem 2000 takových regulačních molekul.

Další studie microRNA ukázaly, že na rozdíl od jiných typů regulací, má microRNA vliv i na sousední buňky. A to je velice důležité hlavně pro mnohobuněčné organismy. Tento mechanismus musel vzniknout už ve velice dávné minulosti, v raných fázích vývoje života, protože je společný nejen pro zvířata, ale také pro rostliny.