ARN non codants et fonctions régulatrices

Une grande partie du génome est transcrite en ARN qui ne sont jamais traduits en protéines. Ces ARN non codants — des petits microARN et ARN interférents courts aux longs ARN non codants — agissent directement comme régulateurs, guidant le silençage des messages, façonnant la chromatine et servant d'échafaudage pour des complexes moléculaires. Leur découverte a redéfini l'ARN comme un agent de régulation génique, et non plus seulement comme un intermédiaire.

Definition

Les ARN non codants sont des molécules d'ARN qui ne sont pas traduites en protéines mais qui exercent des fonctions structurelles, catalytiques ou — ce qui est central ici — régulatrices, incluant les petits ARN qui dirigent le silençage génique séquence-spécifique et les longs ARN non codants qui régulent la transcription et la chromatine.

Scope

Ce sujet couvre les principales classes d'ARN non codants régulateurs, les voies d'interférence ARN et des microARN par lesquelles les petits ARN réduisent l'expression génique, et les divers rôles des longs ARN non codants. Il les traite comme des mécanismes régulateurs au sein de la biologie de l'ARN et est de nature éducative et de référence, et non un guide clinique.

Core questions

• Quelles classes d'ARN non codants régulent l'expression génique, et comment diffèrent-elles ?
• Comment les petits ARN réalisent-ils le silençage séquence-spécifique par l'interférence ARN et la voie des microARN ?
• Comment les longs ARN non codants influencent-ils la transcription, la chromatine et les complexes moléculaires ?
• Comment la découverte des ARN régulateurs a-t-elle modifié la vision du génome ?

Key concepts

• MicroARN (miARN)
• Petit ARN interférent (siARN)
• Interférence ARN et complexe de silençage
• Long ARN non codant (lncARN)
• Silençage génique séquence-spécifique
• ARN comme échafaudage et guide
• ARN endogène compétitif / éponge à microARN

Key theories

Interférence ARN

L'ARN double-brin est traité en courts guides qui dirigent le silençage séquence-spécifique des transcrits complémentaires ; l'identification de la ribonucléase qui initie ce traitement a aidé à définir une voie de silençage des petits ARN conservée et partagée par les microARN et les ARN interférents courts.

Mechanisms

Les petits ARN régulateurs sont générés lorsque des précurseurs plus longs, double-brin ou en épingle à cheveux, sont clivés par des ribonucléases en courts duplex ; un brin est chargé dans un complexe effecteur qui utilise l'appariement de bases pour reconnaître les ARNm cibles complémentaires et diriger leur clivage ou leur répression traductionnelle. Cette logique d'interférence ARN est partagée par les ARN interférents courts et les microARN, ces derniers étant encodés dans le génome pour moduler l'expression de nombreux gènes cibles. Les longs ARN non codants agissent par un éventail plus large de mécanismes — se repliant en structures qui recrutent des modificateurs de chromatine, guidant des protéines vers des sites génomiques spécifiques, ou servant d'échafaudages et de leurres — de sorte que l'ARN participe directement à la régulation de la transcription et de l'organisation du génome. Ensemble, ces ARN montrent qu'une grande partie de la production régulatrice du génome est de l'ARN plutôt que des protéines.

Clinical relevance

Les ARN non codants sont étudiés comme biomarqueurs et comme cibles ou agents thérapeutiques, et la voie d'interférence ARN est à la base d'une classe de médicaments de silençage génique. Cette entrée décrit cette biologie comme un arrière-plan éducatif et ne constitue pas une base pour un diagnostic ou un traitement individuel.

History

La découverte de petits ARN régulateurs chez les vers et la démonstration que l'ARN double-brin déclenche un silençage puissant et séquence-spécifique (interférence ARN) a ouvert un domaine qui s'est étendu pour englober les microARN, les ARN interférents courts et un vaste répertoire de longs ARN non codants. Au cours des décennies suivantes, cette « révolution des ARN non codants » a renversé l'hypothèse selon laquelle la régulation est principalement assurée par des protéines.

Debates

Quelle est l'étendue et la fonctionnalité de l'effet éponge des microARN par d'autres ARN ?

Certains longs ARN non codants et ARN circulaires sont proposés pour agir comme des ARN endogènes compétitifs qui séquestrent les microARN, mais la signification physiologique de cet effet « éponge » aux niveaux d'expression endogènes reste débattue.

Key figures

• Victor Ambros
• Gary Ruvkun
• Andrew Fire
• Craig Mello
• Gregory Hannon

Seminal works

• bernstein-2001
• carthew-2009
• cech-2014

Frequently asked questions

Si les ARN non codants ne sont pas traduits, que font-ils ?

Ils agissent comme régulateurs et molécules structurelles ou catalytiques — par exemple, les petits ARN réduisent au silence des messages spécifiques par l'interférence ARN, et les longs ARN non codants aident à contrôler la transcription et la chromatine.

Quelle est la différence entre un microARN et un petit ARN interférent ?

Les deux sont de courts ARN qui guident le silençage via la même machinerie centrale ; les microARN sont encodés dans le génome pour réguler de nombreux gènes endogènes, tandis que les petits ARN interférents proviennent généralement d'ARN double-brin plus longs et réduisent au silence des cibles hautement complémentaires.