Нобелевская премия — 2024: гены имеют право хранить молчание

_ Нобелевскую премию, лауреатов которой объявили сегодня, часто называют «премией по медицине». Однако Альфред Нобель в своем завещании специально уточнил, что приз должен вручаться именно «по физиологии или медицине», рассудив, что в том и другом направлении работают достойные ученые, исследования которых приносят человечеству ощутимую пользу. В 2024 году лауреатами премии стали Гэри Равкан и Виктор Эмброс «за открытие микроРНК и ее роли в пост-транскрипционной генной регуляции». Рассказываем, что именно выяснили американские ученые, как им в этом помог прозрачный червяк и почему научное сообщество сперва проигнорировало революционное открытие._

Как устроена Нобелевка по физиологии или медицине

С появления награды в 1901 по начало 2024 года она вручалась 114 раз. Ее получили 227 человек, среди которых всего 13 женщин (первой в этом списке стала Герти Кори, разделившая ее со своим мужем в 1947 году). Самым молодым лауреатом стал 31-летний Фредерик Бантинг, разделивший премию за открытие инсулина 101 год назад, а самым пожилым — 87-летний Роус Пейтон, отмеченный «за открытие онкогенных вирусов» в 1966 году. При этом один человек не получал награду по физиологии или медицине дважды.

Среди стран по количеству лауреатов по этим дисциплинам с большим отрывом лидирует США, где награжденных около сотни, на втором месте — Великобритания, где награжденных втрое меньше.

Присуждает премию Нобелевская ассамблея из 50 профессоров Каролинского института в Швеции, которые собираются пять раз в году, чтобы обсудить номинированных кандидатов. Они избирают Нобелевский комитет из пяти человек и исполнительного секретаря из Каролинского института. Традиционно голосование за новых лауреатов проводится в первый понедельник октября. Затем с победителями по телефону связывается исполнительный секретарь Томас Перлманн.

Белки и клеточный «поиск себя»

В этом году заветный звонок раздался 7 октября в домах новых лауреатов: американских ученых Гэри Равкана и Виктора Эмброса. Они разделят премию с формулировкой «за открытие микроРНК и ее роли в пост-транскрипционной генной регуляции». Это один из фундаментальных принципов, определяющих активность каждого гена, — то есть того, сколько белка синтезируется с него. Над этой темой исследователи работали вместе в Гарвардском университете. Лауреаты 2024 года не только коллеги, но и почти ровесники: будущий специалист по биологии развития Эмброс родился в Ганновере в 1953-м году, а будущий молекулярный биолог Равкан — в Беркли в 1952-м.

В чем же суть их открытия? Наша ДНК — длинная молекула из двух закрученных по спирали цепей, которая хранится в клетке в виде хромосом. При помощи «букв» — нуклеотидов — в ней записаны инструкции, по которым нужно собирать каждый белок в нашем организме. Один ген обычно соответствует одному белку. Но почему жизнь так зависит именно от белковых молекул? В наших клетках удивительно разнообразны и выполняют миллионы ролей: они могут быть «строительным материалом», участвуют в сложных сетях взаимодействий, работают переключателями в процессах нашего организма, впускают и не выпускают внутрь клетки различные вещества. Разные белки катализируют химические реакции, покрывают и защищают, смазывают и питают. Благодаря им сокращаются мышцы, кровь переносится кислород, глаза — получают световой сигнал, а иммунитет защищает нас от болезней.

Вот только каждой клетке не нужны все виды белков сразу: производить весь ассортимент было бы просто тратой ресурсов. Сотни типов клеток устроены по-разному: клетки эпителия кишечника покрыты ресничками и имеют мало общего с похожими на деревца нейронами, которые проводят нервный импульс, или с клетками на поверхности альвеол в легких. Эритроциты с вогнутыми боками при созревании избавляются от ядра, чтобы лучше переносить кислород, а половые клетки и вовсе имеют «половинчатый» набор хромосом. Все эти и многие другие типы так отличаются именно благодаря белкам, зависящим от выбранной клеткой «профессии». А значит, в определенных видах клеток требуется включение только определенных типов генов, а остальные должны «молчать». Действие микроРНК — совершенно новым механизм, который позволяет достичь этого разнообразия, чтобы каждая разновидность клеток производила те белки, в которых нуждается, становилась самой собой и не тратила силы и ингредиенты впустую. Сейчас науке известно около тысячи типов микроРНК в организме одних только людей, а сам принцип оказался универсальным для многоклеточных.

Знаменитый червячок и молодые постдоки

Но началась эта истории конце 1980-х, когда Виктор Эмброс и Гэри Равкан были постдоками в лаборатории Роберта Хорвица. Их руководитель, кстати, получил Нобелевскую премию в 2002 году, разделив ее с Сиднеем Бреннером и Джоном Салстоном. Они были отмечены за исследования апоптоза — программируемого клеточного «самоубийства». Лаборатория во главе с Хорвицом занималась с модельным организмом, который сейчас стал одним из самых знаменитых — Caenorhabditis elegans, прозрачным червячком-нематодой длиной всего в миллиметр. Несмотря на скромный размер, это животное может похвастаться специализированными типами клеток, которые имеются и у более крупных и высокоразвитых существ — в том числе нервными и мышечными. Изучение Caenorhabditis elegans обеспечило исследователям прозрачность прямом и переносном смысле: благодаря ему удалось проследить развитие каждого типа их клеток, а позднее — вплоть до судьбы каждой отдельной клетки!

Момент, когда запустится развитие каждого типа клеток, у этого червячка определяется включением и выключением различных генетических программ. От этого зависит, смогут ли нужные типы клеток созреть и заработать в нужное время. Виктор Эмброс и Гэри Равкан изучали две линии нематод, одна из которых имела мутацию гена lin-4, другая — lin-14.