Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2024 wurde gemeinsam an Victor Ambros und Gary Ruvkun „für die Entdeckung der Mikro-RNA und ihre Rolle bei der posttranskriptionellen Genregulation“ verliehen.
MicroRNAs (miRNAs) gehören zu einer Familie kleiner, nicht-kodierender, einzelsträngiger RNA-Moleküle, die für die Regulierung der Genexpression bei Pflanzen, Tieren und einigen Viren verantwortlich sind. miRNAs wurden in den letzten zwei Jahrzehnten umfassend auf ihre Rolle bei verschiedenen zellulären Prozessen wie Differenzierung, metabolischer Homöostase, Proliferation und Apoptose untersucht.
miRNAs funktionieren, indem sie entweder an das 3'-Ende der Messenger-RNA (mRNA) binden und so als Translationsrepressoren wirken oder indem sie mit dem 5'-Ende interagieren, wo sie eine Rolle bei der Transkriptionsregulierung spielen. All dies geschieht im Zytoplasma der Zelle und hat direkte Auswirkungen auf die Art und Menge der Proteine, die die Zellen produzieren.
Die erste miRNA, Lin-4, wurde 1993 im Fadenwurm Caenorhabditis elegans entdeckt.
miRNAs sind typischerweise 18–25 Nukleotide lang. Sie stammen von längeren Vorläufern ab, die doppelsträngige RNAs sind, die als pri-miRNAs bezeichnet werden. Der Prozess der Biogenese findet im Zellkern und im Zytoplasma statt, wo pri-miRNAs unterschiedliche haarnadelartige Strukturen bilden, die vom Mikroprozessor erkannt und gespalten werden, einem Heterodimerkomplex, der aus DROSHA und DGCR8 besteht und pri-miRNAs in pre-miRNAs spaltet. Die pre-miRNAs werden dann ins Zytoplasma exportiert, wo sie schließlich zu miRNAs verarbeitet werden.
miRNAs spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des Organismus, indem sie die Gene und Proteine von der Embryogenese bis zur Entwicklung von Organen und Organsystemen regulieren und somit eine unverzichtbare Rolle bei der Aufrechterhaltung der zellulären Homöostase spielen. Während intrazelluläre miRNAs eine Rolle bei der Transkriptions-/Translationsregulierung spielen, fungieren extrazelluläre miRNAs als chemische Botenstoffe zur Vermittlung der Zell-Zell-Kommunikation. Eine Fehlregulation von miRNAs steht im Zusammenhang mit verschiedenen Krankheiten wie Krebs (miRNAs wirken sowohl als Aktivatoren als auch als Hemmer von Genen), neurodegenerativen Erkrankungen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Das Verständnis und die Aufklärung von Änderungen im miRNA-Expressionsprofil können zur Entdeckung neuer Biomarker und damit einhergehend zu neuen therapeutischen Ansätzen zur Krankheitsprävention führen. miRNAs spielen auch eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung und Pathogenese von Infektionen, die durch Mikroorganismen wie Bakterien und Viren verursacht werden, indem sie die Gene des Immunsystems regulieren, um eine wirksame Reaktion auf die Krankheit zu ermöglichen.
Die Bedeutung und Rolle von miRNAs erfordern weitere Untersuchungen und Forschungen, die zusammen mit der Integration genomischer, transkriptomischer und/oder proteomischer Daten unser mechanistisches Verständnis der zellulären Interaktionen und Krankheiten verbessern werden. Dies kann zur Entwicklung neuartiger miRNA-basierter Therapien führen, indem miRNA als Actimirs (unter Verwendung von miRNAs als Aktivatoren zum Ersetzen mutierter oder gelöschter miRNAs) und Antagomirs (unter Verwendung von miRNAs als Antagonisten bei abnormaler Hochregulation der besagten mRNA) für weit verbreitete und neu auftretende Erkrankungen bei Mensch und Tier eingesetzt werden.
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Verweise
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