2024 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü: MikroRNA’nın Keşfi

Bilim dünyasının en prestijli ödülleri olan Nobel Ödülleri vakti geldi! Bu yılın fizyoloji veya tıp alanındaki Nobel Ödülü, mikroRNA’nın keşfi ve transkripsiyon sonrası gen düzenlemedeki rolü üzerine çalışmaları için Victor Ambros ve Gary Ruvkun’a verildi.

Kromozomlarımızda depolanan bilgiyi hücrelerimiz için bir kullanım kılavuzu gibi düşünebiliriz. Vücudumuzdaki her hücrede aynı kromozomlar, dolayısıyla da aynı kullanım talimatları seti bulunur. Buna rağmen, farklı hücre türleri farklı görünümlere ve farklı özelliklere sahiptir. Örneğin, bir sinir hücresi ile bir deri hücresini düşünelim: Aynı genlere ve talimat setine sahip olmalarına karşın görünüm ve işlev açısından ciddi ölçüde farklıdırlar. Peki, neden? Cevap: gen regülasyonu. Bu süreç, hücrelerin bulundukları yere ve ait oldukları dokuda yapacakları göreve göre sadece belirli talimatların işlenmesini sağlar.

Genetik bilgi DNA’da saklıdır ve bu bilginin bir şablon olarak kullanılmasıyla mRNA adındaki “mesaj taşıyıcı” molekül üretilir. Mesajcı (veya ulak) RNA, bu kodu alır ve protein üretiminden sorumlu olan hücresel düzeneğe taşır. Genlerin ifadesiyle proteinlerin üretildiği bu süreçte, her şeyin sorunsuz ilerlemesini sağlamak için bir dizi hücresel mekanizma işler. Bu moleküler mekanizmalar, çevresel ve hücresel sinyaller doğrultusunda bir genin ne zaman, nerede kullanılacağını ve o genin ne kadarının kullanılacağını titizlikle kontrol eder. Gen regülasyonundaki aksaklıklar kanser, diyabet veya otoimmün hastalıklar gibi ciddi rahatsızlıklara yol açabilir. Bu nedenle bilim insanları, onlarca yıl boyunca gen aktivitesinin düzenlenmesini anlamak için çalışmalar yürütmüştür.

1960’larda, transkripsiyon faktörleri adı verilen özel proteinlerin DNA’nın belirli bölgelerine bağlandığı ve hangi mRNA’ların üretileceğini belirleyip genetik bilginin akışını kontrol ettiği keşfedilmişti. Bunun sonrasında binlerce transkripsiyon faktörü tanımlayan araştırmacılar, uzun süre boyunca gen regülasyonunu çözdüklerine inanıyorlardı.

Victor Ambros ve Gary Ruvkun, 1980’lerin sonunda, Robert Horvitz’in laboratuvarında doktora sonrası araştırmacılar olarak çalışıyorlardı (Horvitz de 2002’de Nobel Ödülü sahibi oldu). Küçük bir yuvarlak solucan olan Caenorhabditis elegans’daki bazı mutant genleri incelemekte olan araştırmacıların amacı, çeşitli hücre türlerinin doğru zamanda gelişmesini sağlayan genetik programların zamanlamasını kontrol eden genleri tespit etmekti.

Çalışmalarını birbirlerinden bağımsız yürütmelerine rağmen ikisi de benzer olgular gözlemlemişti ve sonuçlarını karşılaştırmaya karar verdiler. Birlikte, alışılmadık derecede kısa bir RNA molekülünün protein üretimini engellediğini keşfettiler. Daha önce bilinmeyen çok küçük bir RNA molekülünün aracılık ettiği, yeni bir gen regülasyonu prensibi ortaya koymuşlardı. Bu molekül mikroRNA idi.

MikroRNA’lar (miRNA’lar), genellikle yalnızca 20-24 nükleotit uzunluğunda olan ve kodlama yapmayan çok küçük RNA molekülleri (normalde kodlama yapmayan ama gen regülasyonunda rol oynayan başka RNA molekülleri de var, ancak bunlar genellikle çok daha uzun). MiRNA, mesajcı RNA’ya (mRNA) bağlanıyor ve sonrasında ya protein sentezini engelliyor ya da bu mRNA’nın yıkımını tetikliyor. Bu düzenleme sayesinde miRNA’lar, hücre büyümesi, gelişim, farklılaşma ve programlanmış hücre ölümü (apoptoz) gibi birçok biyolojik işlevde yaşamsal önem taşıyan proteinlerin üretimini kontrol ediyor.

İnsan genomunda 1.000’den fazla miRNA kodu bulunduğunu artık biliyoruz. Tek bir miRNA birçok farklı genin ifadesini düzenleyebilirken, tek bir gen de birden fazla miRNA tarafından düzenlenebiliyor.

Ambros ve Ruvkun’un keşiflerinden bu yana miRNA’lar, düzenleyici rollerinden ötürü, kanser dâhil birçok hastalıkla ilişkilendirildi. MiRNA’ların incelenmesi, bilim insanlarının karmaşık genetik düzenleme mekanizmalarını daha iyi anlamalarına yardımcı oldu ve tedaviye yönelik yeni stratejilerin geliştirilmesine olanak sağladı. Spesifik genleri hedef alabilme yetenekleri nedeniyle miRNA’lar, genetik temelli hastalıkların tedavisinde ilgi çekici bir araştırma alanı.

Bu çığır açıcı keşif, RNA biyolojisine dair çok daha fazla şey öğrenip anlamamızı sağladı. Ambros ve Ruvkun’un araştırmaları, özellikle COVID-19 pandemisi sırasında bağışıklık alanında devrim yaratan mRNA aşılarının geliştirilmesinin de önünü açacak önemli temelleri attı.

Victor Ambros, şu an Massachusetts Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde doğa bilimleri profesörü olarak görev yaparken, Gary Ruvkun da Harvard Tıp Fakültesi’nde genetik profesörü.