▲ 이웬 캘러웨이 & 캐서린 샌더슨 Victor Ambros(왼쪽)와 Gary Ruvkun(오른쪽)은 우리 세포의 유전자 활동을 조절하는 데 도움이 되는 분자 유형인 microRNA를 발견했습니다. 출처: Steve Jennings/Getty for Breakthrough Prize

2024년 노벨 생리의학상은 다세포 생물에서 유전자가 발현되는 방식을 제어하는 ​​데 도움이 되는 작은 RNA 분자인 마이크로RNA를 발견한 두 명의 유전학자에게 수여되었습니다.

매사추세츠 대학교 우스터 의대의 빅터 암브로스와 매사추세츠 종합병원(MGH)의 게리 루브쿤은 스톡홀름 카롤린스카 연구소의 노벨 위원회에서 수여하는 1,100만 스웨덴 크로나(100만 달러)의 상금을 공동 수상했습니다.

마이크로RNA는 복잡한 유기체에서 배아 발달에서 세포 생리학에 이르기까지 다양한 작업을 수행합니다 . 연구자들은 마이크로RNA가 인간의 튀어나온 뇌와 같은 진화적 도약에 관여했을 것이라고 추측했으며, 암 과 기타 질병의 발병에 연루되었습니다.

10월 7일 기자 회견에서 루브쿤은 올해 말에 열리는 공식 시상식에서 노벨상을 수상하기를 기대한다고 말했습니다. 그는 2009년 의학 노벨상을 공동 수상한 MGH 생화학자 잭 쇼스탁과 함께 스톡홀름으로 여행을 떠났을 때 시끄러운 축하 행사를 미리 볼 수 있었습니다. 루브쿤은 "그들은 파티하는 법을 알고 있어요."라고 말했습니다.

벌레와 함께 일하다

같은 그룹의 박사후 연구원이었던 암브로스와 로브쿤은 1993년에 첫 번째 주요 발견을 발표했습니다 1 , 2 . 그들은 회충 Caenorhabditis elegans 의 발달에 관여하는 lin-4 와 lin-14 라는 두 가지 유전자를 식별했습니다 . 이 유전자의 돌연변이는 회충 배아가 제대로 발달하지 못하게 합니다 . 암브로스는 lin-4 유전자가 어떻게 lin-14 유전자 의 활동을 차단하는지 발견했지만 그 원리는 명확하지 않았습니다. 별도의 연구실에서 작업하면서 암브로스는 lin-4를 생성하는 유전자를 매핑하기 시작했고 , 루브쿤은 처음에 lin-14 에 집중했습니다 .

노벨상을 받는 방법: 어떤 과학자가 메달을 딴 것일까?

암브로스가 lin-4 유전자를 확인했을 때 , 그는 그것이 단백질을 인코딩하지 않고 대신 흥미롭게도 짧은 RNA 가닥을 생성한다는 사실을 알고 놀랐습니다. 단백질을 인코딩하는 lin-14 유전자에 대한 루브쿤의 연구는 이 그림을 완성하는 데 도움이 되었습니다. 연구자들은 나중에 마이크로RNA라고 불리는 lin-4 RNA 가닥이 lin-14 메신저 RNA 의 스트레치에 부착되어 번역이라고 알려진 과정을 통해 단백질이 생성되는 것을 막는다는 것을 발견했습니다.

수년 동안 이 발견은 다른 유기체와는 큰 관련이 없는, 선충류만의 독특한 기이한 일로 여겨졌습니다. 그 관점은 2000년 Ruvkun의 팀이 lin-4 와 달리 인간, 쥐, 그리고 나머지 동물계 대부분에서 공유되는 또 다른 C. elegans microRNA를 발견했을 때 산산이 조각났습니다  .

기자 회견에서 루브쿤은 마이크로RNA가 벌레에만 있는 것이 아니라는 것을 발견한 순간을 회상했습니다. 집에서 보조금 신청서를 쓰는 데 방해가 필요했던 그는 느린 다이얼업 모뎀을 사용하여 초안 인간 게놈(아직 작업 중)에 그의 연구실에서 설명한 두 번째 마이크로RNA가 포함되어 있는지 확인했습니다. 그는 "인간 게놈과 일치하는 결과가 나왔습니다. '맙소사, 대단하군요'라고 생각했습니다."라고 말했습니다.

인간 유전체에는 수백 개의 microRNA(약 600개의 개별 RNA, 다른 어떤 유기체보다 많음)가 포함되어 있지만, Ruvkun은 인간과 다른 포유류가 전갈, 진드기, 조개 및 그의 연구실의 뮤즈인 C. elegans 와 같은 유기체에 존재하는 많은 작은 RNA 분자를 버린 것으로 보인다는 사실에 오랫동안 흥미를 느꼈습니다 . 그는 "[그것들은] 지구상에서 가장 강력한 유기체에 있습니다. 그래서 우리의 작은 벌레가 강력한 것입니다."라고 말했습니다.

분수령의 순간

microRNA가 생명의 나무 전체에 걸쳐 보존된다는 발견은 이 분야를 폭발적으로 만들었습니다. 영국 케임브리지 대학의 RNA 생물학자인 에릭 미스카는 "그것은 모든 사람이 깨달은 분수령이었습니다... 우리는 유전자 조절의 이 전체 계층을 완전히 놓쳤습니다."라고 말합니다. "유전자를 찾는 우리의 체가 너무 컸습니다."

과학자들은 노벨상을 받기 위해 그 어느 때보다 더 오랜 시간을 기다리고 있습니다.

매사추세츠주 캠브리지에 있는 화이트헤드 연구소의 분자 생물학자인 데이비드 바텔은 마우스에서 마이크로RNA를 돌연변이시키는 연구에서 마이크로RNA가 발달, 생리학, 행동 및 기타 특성에서 중요한 역할을 한다는 것을 보여준다고 말합니다. 그러나 개별 분자가 정확히 어떻게 작용하는지 파악하는 것은 까다로웠습니다. 단일 마이크로RNA와 그 가까운 친척은 수백 개의 다른 유전자의 활동을 변경할 수 있으며 많은 유전자는 두 개 이상의 마이크로RNA에 의해 제어됩니다. 바텔은 "매우 빠르게 복잡해집니다."라고 덧붙였습니다.

microRNA 치료 분야는 아직 초기 단계이지만, 연구자들은 언젠가는 이러한 주요 조절자를 질병을 식별하고 치료하는 데 활용하기를 바라고 있습니다. 개발 중인 microRNA 약물이 있지만, 세포에 RNA 분자를 전달하는 것이 핵심 과제였습니다. Miska가 말합니다.

노벨상과 함께 microRNA가 인정된 것은 일부 연구자들에게 환영할 만한 놀라움이었습니다. 2006년 노벨 위원회는 microRNA 이후에 발견된 다른 메커니즘을 통해 유전자를 조절하는 small interfering RNA를 발견 한 두 연구자에게 의학 또는 생리학상을 수여했습니다 . 독일 레겐스부르크 대학의 생화학자인 군터 마이스터는 "MicroRNA 유전자는 현재 우리 유전체에서 완전히 새로운 종류의 유전자 조절자로 여겨진다"고 말합니다.

카롤린스카의 내분비학자이자 위원회 위원인 올레 캄페는 상 발표에서 "아무도 예상하지 못했던 완전히 새로운 생리적 메커니즘입니다."라고 말했습니다. 그는 이 연구는 연구에서 호기심의 중요성을 강조한다고 덧붙였습니다. "그들은 약간 이상해 보이는 두 마리의 벌레를 보고 그 이유를 이해하기로 했습니다. 그리고 그들은 유전자 조절을 위한 완전히 새로운 메커니즘을 발견했습니다. 저는 그것이 아름답다고 생각합니다."

도이: https://doi.org/10.1038/d41586-024-03212-9

원본 기사 : AI넷