Hadiah Nobel dalam bidang fisiologi atau kedokteran 2024 telah dianugerahkan kepada dua ilmuwan atas karya mereka tentang molekul microRNA yang membantu sel mengendalikan protein mana yang mereka hasilkan.

Victor Ambros dari sekolah kedokteran Universitas Massachusetts, dan Gary Ruvkun dari sekolah kedokteran Harvard dan rumah sakit umum Massachusetts, telah dianugerahi hadiah untuk penemuan microRNA dan perannya dalam regulasi gen pasca-transkripsi. Penghargaan tersebut diumumkan oleh majelis Nobel di Institut Karolinska, di Stockholm, Swedia, 7 Oktober 2024 lalu.

Hasil temuan mereka membantu menjelaskan bagaimana sel dapat menghasilkan protein yang berbeda dan memiliki karakteristik yang berbeda juga. Misalnya, sel saraf dan sel otot sangat terspesialisasi untuk fungsi yang berbeda, meskipun semua sel kita membawa DNA yang sama.

“Penemuan penting microRNA telah memperkenalkan mekanisme regulasi gen yang baru dan tak terduga. MicroRNA penting untuk pemahaman kita tentang perkembangan embriologis, fisiologi sel normal, dan penyakit seperti kanker.”

Olle Kämpe, wakil ketua komite Nobel untuk fisiologi atau kedokteran

Berawal dari cacing

Ambros dan Ruvkun, yang merupakan peneliti pascadoktoral dalam kelompok yang sama, menerbitkan penemuan kunci pertama mereka pada tahun 1993. Mereka mengidentifikasi dua gen yang disebut lin-4 dan lin-14. Keduanya terlibat dalam perkembangan cacing gelang Caenorhabditis elegans. Mutasi pada gen-gen tersebut mencegah embrio cacing gelang berkembang dengan baik. Ambros menemukan bahwa gen lin-4 dengan cara tertentu memblokir aktivitas gen lin-14, tetapi tidak jelas apakah itu efek langsung atau tidak langsung. 

Bekerja di laboratorium terpisah, Ambros mulai memetakan gen yang bertanggung jawab untuk memproduksi lin-4, sedangkan Ruvkun awalnya berfokus pada lin-14.

Ketika Ambros mengidentifikasi gen lin-4, ia terkejut saat mengetahui bahwa gen tersebut tidak mengkode protein, tetapi malah menghasilkan untaian RNA yang sangat pendek. Penelitian Ruvkun pada gen lin-14 — yang mengkode protein — membantu melengkapi gambaran tersebut. Para peneliti menemukan bahwa untaian RNA lin-4, yang kemudian disebut microRNA, menempel pada bagian RNA pembawa lin-14, sehingga mencegah protein tersebut dibuat melalui proses yang dikenal sebagai translasi.

(A) C. elegans adalah organisme model yang berguna untuk memahami bagaimana berbagai jenis sel berkembang. (B) Ambros dan Ruvkun mempelajari mutan lin-4 dan lin-14. Ambros telah menunjukkan bahwa lin-4 tampaknya merupakan regulator negatif dari lin-14. (C) Ambros menemukan bahwa gen lin-4 mengkode RNA kecil, microRNA, yang tidak mengkode protein. Ruvkun mengkloning gen lin-14, dan kedua ilmuwan tersebut menyadari bahwa rangkaian microRNA lin-4 cocok dengan rangkaian komplementer pada mRNA lin-14.

Selama bertahun-tahun, penemuan tersebut dipandang sebagai keanehan yang hanya terjadi pada cacing gelang, tanpa relevansi yang berarti bagi organisme lain. Pandangan tersebut akhirnya dimentahkan pada tahun 2000, ketika tim Ruvkun mengidentifikasi mikroRNA C. elegans lain yang juga dimiliki oleh manusia, tikus, dan sebagian besar kingdom hewan lainnya.

Saat ini, telah ditemukan 18.226 microRNA dari 50 organisme yang terdaftar pada database RNA (http://www.mirbase.org/). Pada manusia sudah dikenal lebih dari 1000 microRNA.

BACA JUGA:

• Melihat Lagi Whole Genome Sequencing (WGS): Penerapan, Tantangan, dan Penggunaannya di Masa Depan
• Probiotik: Benarkah Perlu Dikonsumsi?
• Genomik: Revolusi Dalam Perawatan Kesehatan

Pentingnya Temuan microRNA

Di dalam nukleus sel, informasi genetik disimpan sebagai molekul beruntai ganda, DNA. Untuk membuat protein, molekul yang menjalankan sejumlah fungsi dalam sel, sebagian DNA atau gen disalin untuk menghasilkan molekul beruntai tunggal yang disebut messenger RNA (mRNA). mRNA ini bertindak sebagai perantara yang membawa instruksi untuk protein ke mesin pembuat protein dalam sel.

Pertanyaannya kemudian: apa yang menentukan bahwa hanya gen yang tepat yang ditranskripsi menjadi mRNA dan kemudian diterjemahkan menjadi protein spesifik jaringan yang tepat pada waktu yang tepat?

Selama bertahun-tahun, para ilmuwan mengira mereka memiliki jawabannya dalam protein yang disebut faktor transkripsi. Faktor ini mengikat DNA dan mengaktifkan atau mencegah produksi mRNA.

Namun sebagaimana diungkapkan Ambros dan Ruvkun, microRNA-lah yang memiliki peran krusial dalam mengatur bagaimana gen kita bekerja. Mereka bertindak seperti saklar yang menghidupkan atau mematikan gen, serta menentukan seberapa kuat gen tersebut bekerja. Proses pengaturan atau yang disebut regulasi gen ini sangat penting untuk menjaga keseimbangan dalam tubuh kita. Sehingga, keabnormalan yang terjadi pada microRNA dapat memicu berbagai penyakit serius, termasuk kanker dan penyakit saraf degeneratif seperti Alzheimer dan Parkinson.

Sejak awal perkembangan kita sebagai makhluk hidup, microRNA berperan dalam mengarahkan pembentukan tubuh kita yang kompleks dari satu sel tunggal. Seiring bertambahnya usia, molekul-molekul ini terus bekerja untuk menjaga kesehatan kita dengan menyesuaikan aktivitas gen sesuai kebutuhan tubuh. Menariknya, microRNA juga dapat menjelaskan mengapa berbagai bagian tubuh kita memiliki fungsi dan penampilan yang berbeda, meskipun semua sel tubuh kita mengandung informasi genetik yang sama. Hal ini menunjukkan betapa pentingnya microRNA bagi kesehatan dan keunikan setiap individu.

Penemuan microRNA yang awalnya tidak terduga, kini mengungkapkan dimensi baru regulasi gen.

Penelitian tentang microRNA telah membawa kita pada pemahaman yang lebih baik tentang tubuh manusia. Dengan mengetahui peranannya dalam mengatur aktivitas gen, kita dapat mengembangkan metode diagnosis penyakit yang lebih akurat dan lebih dini. Selain itu, potensinya sebagai terapi pengobatan, terutama untuk kanker, sangat menjanjikan.

Penemuan microRNA ibarat menemukan kunci baru untuk membuka rahasia kehidupan. Pengetahuan ini memungkinkan para ilmuwan dan dokter untuk merancang strategi pengobatan yang lebih tepat sasaran. Penghargaan Nobel yang diterima Ambros dan Ruvkun semakin menegaskan pentingnya RNA-mikro dalam dunia medis dan biologi. Penelitian awal mereka bahkan telah menginspirasi banyak ilmuwan lain untuk menggali lebih dalam tentang mekanisme dasar kehidupan.

Referensi:

• Lee, RC, Feinbaum, RL & Ambros, V. Sel 75 , 843–854 (1993).
• Wightman, B., Ha, I. & Ruvkun, G. Sel 75 , 855–862 (1993).
• Pasquinelli, A. dkk. Alam 408 , 86–89 (2000).
• Press release, The Nobel Prize.
• miRBase: the microRNA database, the archive for microRNA sequences and annotations