Нобелевская премия 2024 по медицине: что такое микроРНК
В каждой клетке вашего тела одна и та же ДНК. Но клетки кожи, сердца и мозга совсем разные. Значит, в каждой клетке работают разные гены, а остальные выключены. Как клетка решает, какие гены включать? Один из ответов нашли Виктор Эмброс и Гэри Равкан, изучая микроскопического червя. За открытие микроРНК они получили Нобелевскую премию 2024 года.
Для 9–11 классов, пригодится к биологии и ЕГЭ.
От ДНК к белку
Вспомним школьную биологию. В ДНК записаны инструкции для белков. Чтобы сделать белок, клетка сначала снимает копию нужного гена в виде информационной РНК (мРНК). Потом мРНК выходит из ядра к рибосомам, которые читают её и собирают белок.
ДНК → мРНК → белок
Долго считали, что управление генами происходит в основном на первом шаге: специальные белки садятся на ДНК и разрешают или запрещают снимать копию. Эмброс и Равкан нашли способ управлять уже на втором шаге. Как решать задачи на биосинтез белка, разобрано в статье про биосинтез белка.
Червь, который не взрослел
Нематода C. elegans маленький прозрачный червь длиной около миллиметра. Учёные любят её: у взрослого червя всего около тысячи клеток, и путь развития каждой известен.
В 1980-х Эмброс и Равкан работали в лаборатории Роберта Хорвица, будущего нобелевского лауреата. Они изучали червей-мутантов, у которых нарушен порядок развития: клетки делают то, что должны были сделать на другой стадии. Один из генов, lin-4, оказался странным. Он не кодировал никакого белка, а давал крошечную молекулу РНК длиной около 22 «букв».
В 1993 году Эмброс и Равкан, уже в собственных лабораториях, сравнили результаты. Оказалось, что маленькая РНК lin-4 по последовательности подходит к кусочку мРНК другого гена, lin-14, как ключ к замку. Прилипая к ней, она мешает делать белок. Ген не стирается, просто его инструкция перестаёт работать.
Открытие, которое не заметили
Статьи вышли в одном номере журнала Cell и почти не вызвали интереса. Решили, что это особенность червей, к людям не относящаяся. Семь лет микроРНК оставались любопытной диковинкой.
Всё изменилось в 2000 году. Лаборатория Равкана нашла вторую микроРНК, let-7, и показала, что почти такая же есть у мух, рыб, мышей и людей. Значит, механизм древний и работает у всех животных. Учёные бросились искать, и сейчас в геноме человека известно больше тысячи генов микроРНК. Каждая может регулировать сотни генов.
При чём тут болезни
Если микроРНК работают неправильно, гены включаются не там и не тогда. Учёные находят изменения в микроРНК при некоторых видах рака, болезнях сердца, нарушениях развития. Есть наследственные болезни, при которых сломан ген одной микроРНК.
Пока лекарств на основе микроРНК в широкой практике нет, но их разрабатывают. Измерение микроРНК в крови в будущем может помочь находить болезни раньше.
Кто такие лауреаты
Виктор Эмброс родился в 1953 году в США, работает в Медицинской школе Массачусетского университета. Соавтором его главной статьи 1993 года была Розалинд Ли, его жена и коллега по лаборатории. Гэри Равкан родился в 1952 году, работает в Массачусетской больнице общего профиля и Гарвардской медицинской школе.
Их история хороший пример того, как фундаментальная наука работает на будущее. Изучение генов маленького червя, которое казалось никому не нужным, через тридцать лет оказалось ключом к пониманию человеческого организма.
Разберём на занятии
На живых занятиях преподаватель объясняет школьные темы через такие истории: так правило или формула запоминается с первого раза.
Первое занятие бесплатное: можно посмотреть формат вместе с ребёнком и решить, подходит ли он.
Частые вопросы
МикроРНК и мРНК-вакцины связаны?
Только тем, что это тоже молекулы РНК. мРНК в вакцинах несёт инструкцию для белка, а микроРНК, наоборот, мешает инструкциям работать. За мРНК-вакцины премию дали годом раньше, об этом статья.
Будет ли микроРНК на ЕГЭ по биологии?
В нынешних заданиях нет. Но биосинтез белка, транскрипция и трансляция, на которых держится открытие, встречаются в ЕГЭ постоянно.
Почему именно червь?
Он прозрачный, быстро размножается, у него мало клеток, а гены легко изменять. Червь C. elegans принёс уже несколько Нобелевских премий.