Gènes codants pour des protéines et gènes non codants

Tous les gènes ne produisent pas une protéine. Les gènes codants pour des protéines sont transcrits en ARN messager qui est ensuite traduit en protéine, tandis que les gènes non codants produisent des molécules d'ARN fonctionnelles qui agissent en tant qu'ARN — régulant, traitant ou servant d'échafaudage à d'autres molécules. L'annotation du génome permet de distinguer ces classes, et il s'avère que les gènes non codants sont bien plus nombreux que ce que la vision longtemps admise d'un génome uniquement protéique laissait supposer.

Definition

Un gène codant pour une protéine est transcrit en ARNm qui est traduit en protéine ; un gène non codant est transcrit en un ARN fonctionnel (tel qu'un ARN long non codant, un microARN ou un autre ARN non traduit) qui remplit son rôle en tant qu'ARN sans être traduit.

Scope

Ce sujet aborde la distinction entre les gènes codants pour des protéines et les gènes non codants, les principales classes d'ARN non codants fonctionnels, et la manière dont l'annotation du génome attribue les gènes à ces catégories. Il s'agit d'un matériel de référence et éducatif ; les associations des gènes non codants avec des maladies sont décrites en termes généraux, et non comme des directives cliniques.

Core questions

• Qu'est-ce qui distingue un gène codant pour une protéine d'un gène non codant ?
• Quelles sont les principales classes d'ARN non codants fonctionnels ?
• Comment l'annotation du génome détermine-t-elle si un transcrit est codant ?
• Pourquoi les gènes non codants sont-ils biologiquement importants bien qu'ils ne produisent pas de protéine ?

Key concepts

• Gène codant pour une protéine
• ARN messager (ARNm)
• ARN non codant (ncRNA)
• ARN long non codant (lncRNA)
• MicroARN et petit ARN régulateur
• ARN fonctionnel versus séquence non traduite
• Annotation du génome et potentiel de codage

Mechanisms

Les gènes codants pour des protéines sont transcrits, l'ARNm est traité et exporté, et les ribosomes traduisent son cadre de lecture ouvert en protéine. Les gènes non codants sont transcrits mais leurs produits se replient et agissent en tant qu'ARN : les ARN longs non codants peuvent guider les modificateurs de chromatine, servir d'échafaudage à des complexes protéiques ou réguler les gènes voisins, tandis que les petits ARN tels que les microARN s'apparient avec des ARNm cibles pour contrôler leur stabilité et leur traduction. Les pipelines d'annotation classent un transcrit en fonction de caractéristiques telles que la présence et la conservation d'un cadre de lecture ouvert pour distinguer les gènes codants des gènes non codants.

Clinical relevance

Étant donné que les gènes non codants régulent l'expression, des variants les concernant ou concernant leurs cibles peuvent contribuer à des maladies même si aucune séquence protéique n'est modifiée ; reconnaître si un gène est codant ou non codant influence donc la manière dont les variants sont interprétés. Ce sujet fournit ce cadre conceptuel à des fins de référence et d'éducation et ne constitue pas une base pour un diagnostic ou un traitement individuel.

Epidemiology

L'annotation à l'échelle du génome indique que le génome humain contient un nombre de gènes d'ARN longs non codants comparable à ses quelque vingt mille gènes codants pour des protéines, et qu'une grande fraction du génome est transcrite en ARN non codant, établissant ainsi les gènes non codants comme une composante quantitativement majeure du complément génique plutôt qu'une curiosité mineure.

Evidence & guidelines

Le catalogue des gènes non codants humains provient d'une annotation systématique du transcriptome : ENCODE a cartographié la transcription omniprésente à travers le génome, et les études basées sur GENCODE ont construit des catalogues de référence d'ARN longs non codants décrivant leur structure génique, leur conservation et leur expression, qui servent de norme d'annotation.

History

Pendant des décennies, le gène a été assimilé à une unité codant pour une protéine, les ARN structuraux étant traités comme un petit ensemble d'exceptions. Les études de transcriptomique dans les années 2000 ont révélé qu'une grande partie du génome est transcrite en ARN non codant et que des milliers de gènes d'ARN longs non codants existent, élargissant ainsi la définition d'un gène pour inclure les produits d'ARN fonctionnels.

Debates

Combien de transcrits non codants sont réellement fonctionnels ?

La transcription omniprésente produit un grand nombre d'ARN non codants, mais la distinction entre ceux ayant une fonction biologique et le bruit transcriptionnel reste débattue et dépend de la conservation, de la spécificité d'expression et des preuves expérimentales.

Key figures

• Roderic Guigó
• John Rinn
• Irene Bozzoni

Seminal works

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

Frequently asked questions

Si un gène non codant ne produit pas de protéine, que fait-il ?

Son produit ARN est lui-même fonctionnel : les ARN longs non codants peuvent réguler la chromatine et l'expression génique, et les petits ARN tels que les microARN contrôlent la stabilité et la traduction d'autres messages.

Comment les scientifiques distinguent-ils un gène codant d'un gène non codant ?

L'annotation évalue le potentiel de codage d'un transcrit — principalement s'il contient un cadre de lecture ouvert conservé susceptible d'être traduit — pour le classer comme codant pour une protéine ou non codant.