Füsioloogia- ja meditsiinipreemia said mikro RNA avastajad ja selle rolli kindlakstegijad

Victor Ambros ja Gary Ruvkun. Foto: Nobeli komitee

Thomas Perlmann kuulutas välja 2024. aasta Nobeli füsioloogia- ja meditsiinipreemia saajad, kelleks olid Victor Ambros ja Gary Ruvkun mikro RNA (miRNA) uuringute ja rolli avastamise eest. Mikro RNA, milliseid molekule on tänaseks avastatud tuhandeid, reguleerivad valgusünteesi ja kontrollivad muu hulgas vähkkasvajate teket ja arengut.

Füsioloogia- ja meditsiinipreemia kuulutati välja esmaspäeval, 7. oktoobril Nobeli komitees Karolinska Instituudis ja see anti mikro RNA avastajatele. Mikro RNA (miRNA) molekulid on väikesed, üheahelalised, mittekodeerivad RNA molekulid (nendele ei vasta ühtki aminohapete kombinatsiooni, mis oleks muudetav valkude osaks), mis sisaldavad 21 kuni 23 nukleotiidi. Taimedes, loomades ja mõnedes viirustes leiduvad miRNAd osalevad RNA vaigistamises ja geeniekspressiooni transkriptsioonijärgses reguleerimises. 

Victor Ambros Foto: Wikimedia Commons

Victor R. Ambros sündis 1953. aastal New Hampshire'is. Ta on professor Massachusettsi ülikooli meditsiinikoolis Worcesteris Massachusettsis. Tema isa oli Poola sõjapõgenik ja Victor kasvas üles väikeses piimafarmis Hartlandis Vermontis kaheksalapselises peres ja käis koolis Woodstock Unioni keskkoolis. Ta sai bakalaureusekraadi bioloogias Massachusettsi tehnoloogiainstituudis 1975. aastal ja doktorikraadi 1979. aastal Massachusettsi tehnoloogiainstituudis Nobeli preemia laureaadi David Baltimore'i juhendamisel. Ambros jätkas oma uurimistööd MITs esimese järeldoktorandina tulevase Nobeli preemia laureaadi H. Robert Horvitzi laboris. 1984. aastal sai temast Harvardi ülikooli õppejõud ja 1992. aastal kolis ta Dartmouthi kolledžisse. Ambros liitus Massachusettsi ülikooli meditsiinikooliga õppejõuna 2008. aastal ja omab praegu molekulaarmeditsiini programmis Silvermani loodusteaduste professori tiitlit, mille on talle annetanud tema endine Dartmouthi õpilane Howard Scott Silverman.

1993. aastal teatasid Ambros ja tema kaastöötajad Rosalind Lee ja Rhonda Feinbaum ajakirjas Cell, et nad avastasid organismis C. elegans üheahelalised mittevalku kodeerivad regulatoorsed RNA molekulid. Varasemad uuringud, sealhulgas Ambrose ja Horvitzi tööd, näitasid, et lin-4 nime all tuntud geen on oluline C. elegansi vastsete normaalseks arenguks, mis on sageli mudelorganismina uuritud nematood. Täpsemalt oli lin-4 vastutav valgu LIN-14 järkjärgulise repressiooni eest ussi vastsete arengu ajal; mutantsetel ussidel, millel puudus lin-4 funktsioon, oli LIN-14 tase pidevalt kõrge ja neil ilmnesid arengu ajastusdefektid. LIN-14 kontrollimehhanism jäi aga teadmata.

Ambros ja tema kolleegid leidsid, et lin-4 ei kodeerinud ootamatult regulatoorset valku. Selle asemel tekkisid mõned väikesed, 22 ja 61 nukleotiidi pikkused RNA molekulid, mida Ambros nimetas lin-4Siks (lühikeseks) ja lin-4Liks (pikaks). Järjestuse analüüs näitas, et lin-4S oli osa lin-4List: ennustati, et lin-4L moodustab tüve-silmusstruktuuri, kusjuures lin-4S sisaldub ühes harus, 5'-käes. Lisaks avastas Ambros koos Gary Ruvkuniga (Harvard), et lin-4S oli osaliselt komplementaarne mitme järjestusega LIN-14 valku kodeeriva messenger-RNA 3' transleerimata piirkonnas. Ambros ja tema kolleegid oletasid, et lin-4 võib reguleerida LIN-14, sidudes lin-4S nende järjestustega lin-14 transkriptis teatud tüüpi antisenss-RNA mehhanismis. 

2000. aastal iseloomustas Ruvkuni labor teist C. elegansi väikest RNA regulaatormolekuli let-7 ja see leiti olevat paljudes liikides, sealhulgas selgroogsetes, säilinud. Need avastused kinnitasid, et Ambros oli tegelikult avastanud konserveeritud funktsioonidega väikeste RNAde klassi. Neid molekule tuntakse nüüd mikroRNAna. Ambros valiti Ameerika Ühendriikide Riiklikku Teaduste Akadeemiasse 2007. aastal. 2011. aastal valiti ta Ameerika Kunstide ja Teaduste Akadeemia liikmeks.

Gary Bruce Ruvkun Foto: Stephen Lam

Gary Bruce Ruvkun on sündinud märtsis 1952 Berkeleys Californias. Ta on Ameerika Ühendriikide molekulaarbioloog Massachusettsi üldhaiglas ja geneetikaprofessor Harvardi meditsiinikoolis Bostonis. Ruvkun avastas mehhanismi, mille abil lin-4, esimene Victor Ambrose avastatud mikro RNA (miRNA) reguleerib valkude sünteesi RNA abil. Need miRNA avastused näitasid RNA regulatsiooni uut maailma enneolematult väikeses mõõtkavas ja selle regulatsiooni mehhanismi. Ruvkun avastas ka vananemise ja ainevahetuse reguleerimisel palju insuliinitaolise signaalimise tunnuseid. Ta valiti Ameerika Filosoofiaseltsi liikmeks aastal 2019.

​Tänaseks on avastatud tuhandeid miRNA molekule, mis reguleerivad organismides valgusünteesi.

Alates 2000. aastast on Ruvkuni labor koostöös Maria Zuberiga MITis, Chris Carriga (praegu Georgia Techis) ja Michael Finneyga (praegu San Francisco biotehnoloogiaettevõtja) välja töötanud protokolle ja instrumente, mis suudavad DNA ja RNA molekule tuvastada teistel planeetidel. Maaväliste genoomide otsimise projekt ehk SETG on välja töötanud väikese instrumendi, mis suudab määrata DNA järjestusi Marsil (või mõnel muu planeedi kehal) ja saata nendes DNA järjestuste failides sisalduv teave Maale, et võrrelda seda Maa eluga.