Genes codificantes de proteínas y no codificantes

No todos los genes producen una proteína. Los genes codificantes de proteínas se transcriben en ARN mensajero que se traduce en una proteína, mientras que los genes no codificantes producen moléculas de ARN funcionales que actúan como ARN, regulando, procesando o sirviendo de andamiaje para otras moléculas. La anotación del genoma distingue estas clases, y los genes no codificantes resultan ser mucho más numerosos que la visión del genoma asumida durante mucho tiempo, que solo consideraba las proteínas.

Definition

Un gen codificante de proteínas se transcribe en ARNm que se traduce en proteína; un gen no codificante se transcribe en un ARN funcional (como un ARN largo no codificante, microARN u otro ARN no traducido) que desempeña su función como ARN sin ser traducido.

Scope

Este tema cubre la distinción entre genes codificantes de proteínas y no codificantes, las principales clases de ARN no codificante funcional y cómo la anotación del genoma asigna los genes a estas categorías. Es material de referencia y educativo; las asociaciones de enfermedades de los genes no codificantes se describen en términos generales, no como orientación clínica.

Core questions

• ¿Qué distingue un gen codificante de proteínas de un gen no codificante?
• ¿Cuáles son las principales clases de ARN no codificante funcional?
• ¿Cómo decide la anotación del genoma si un transcrito es codificante?
• ¿Por qué son biológicamente importantes los genes no codificantes a pesar de no producir proteínas?

Key concepts

• Gen codificante de proteínas
• ARN mensajero (ARNm)
• ARN no codificante (ncRNA)
• ARN largo no codificante (lncRNA)
• MicroARN y ARN regulador pequeño
• ARN funcional versus secuencia no traducida
• Anotación del genoma y potencial codificante

Mechanisms

Los genes codificantes de proteínas se transcriben, el ARNm se procesa y exporta, y los ribosomas traducen su marco de lectura abierto en proteína. Los genes no codificantes se transcriben, pero sus productos se pliegan y actúan como ARN: los ARN largos no codificantes pueden guiar a los modificadores de la cromatina, servir de andamiaje para complejos proteicos o regular genes vecinos, mientras que los ARN pequeños, como los microARN, se emparejan con los mensajes diana para controlar su estabilidad y traducción. Los procesos de anotación clasifican un transcrito por características como la presencia y conservación de un marco de lectura abierto para distinguir los genes codificantes de los no codificantes.

Clinical relevance

Debido a que los genes no codificantes regulan la expresión, las variantes en ellos o en sus dianas pueden contribuir a la enfermedad, aunque no se modifique ninguna secuencia de proteína; reconocer si un gen es codificante o no codificante, por lo tanto, influye en cómo se interpretan las variantes. Este tema proporciona ese trasfondo conceptual para referencia y educación y no es una base para el diagnóstico o tratamiento individual.

Epidemiology

La anotación a nivel de todo el genoma indica que el genoma humano contiene un número de genes de ARN largos no codificantes comparable a sus aproximadamente veinte mil genes codificantes de proteínas, y que una gran fracción del genoma se transcribe en ARN no codificante, estableciendo los genes no codificantes como un componente cuantitativamente importante del complemento genético en lugar de una curiosidad menor.

Evidence & guidelines

El catálogo de genes no codificantes humanos proviene de la anotación sistemática del transcriptoma: ENCODE mapeó la transcripción generalizada en todo el genoma, y los estudios basados en GENCODE construyeron catálogos de referencia de ARN largos no codificantes que describen su estructura génica, conservación y expresión, que sirven como estándar de anotación.

History

Durante décadas, el gen se equiparó con una unidad codificante de proteínas, y los ARN estructurales se trataron como un pequeño conjunto de excepciones. Los estudios de transcriptoma en la década de 2000 revelaron que gran parte del genoma se transcribe en ARN no codificante y que existen miles de genes de ARN largos no codificantes, ampliando la definición de gen para incluir productos de ARN funcionales.

Debates

¿Cuántos transcritos no codificantes son realmente funcionales?

La transcripción generalizada produce un gran número de ARN no codificantes, pero distinguir aquellos con función biológica del ruido transcripcional sigue siendo un tema controvertido y depende de la conservación, la especificidad de la expresión y la evidencia experimental.

Key figures

• Roderic Guigó
• John Rinn
• Irene Bozzoni

Seminal works

• encode-2012
• derrien-2012
• cabili-2011

Frequently asked questions

Si un gen no codificante no produce proteínas, ¿qué hace?

Su producto de ARN es funcional por sí mismo: los ARN largos no codificantes pueden regular la cromatina y la expresión génica, y los ARN pequeños, como los microARN, controlan la estabilidad y la traducción de otros mensajes.

Según los científicos, ¿cómo se distingue un gen codificante de uno no codificante?

La anotación evalúa el potencial codificante de un transcrito —principalmente si contiene un marco de lectura abierto conservado que probablemente se traduzca— para clasificarlo como codificante de proteínas o no codificante.