Penyambungan Alternatif dan Fungsi RNA Non-Penyandi

Penyambungan alternatif memungkinkan satu gen menghasilkan beberapa RNA duta yang berbeda — dan seringkali beberapa protein — dengan menggabungkan ekson dalam kombinasi yang berbeda, sangat memperluas keluaran fungsional genom. RNA non-penyandi, transkrip yang tidak diterjemahkan menjadi protein, menambahkan lapisan regulasi lebih lanjut, bekerja pada transkripsi, penyambungan, stabilitas RNA, dan kromatin. Bersama-sama, fenomena ini menjelaskan bagaimana sejumlah gen yang sederhana mendukung kompleksitas transkriptom.

Definition

Penyambungan alternatif adalah proses yang teregulasi di mana kombinasi ekson yang berbeda dari satu pra-RNA duta digabungkan untuk menghasilkan transkrip matang yang berbeda, sementara fungsi RNA non-penyandi mengacu pada peran regulasi dan struktural transkrip RNA yang tidak diterjemahkan menjadi protein.

Scope

Topik ini mencakup proses penyambungan alternatif yang teregulasi (inklusi dan penghilangan ekson, pemilihan situs penyambungan, dan keragaman isoform) serta kelas dan fungsi utama RNA non-penyandi, dari RNA pengatur kecil hingga RNA non-penyandi panjang. Ini adalah referensi konseptual dan metodologis dalam transkriptomik dan tidak memberikan panduan klinis.

Core questions

• Bagaimana situs penyambungan dikenali dan dipilih sehingga satu gen menghasilkan beberapa isoform transkrip?
• Bagaimana penyambungan alternatif memperluas keragaman proteom dan transkriptom?
• Apa saja kelas utama RNA non-penyandi dan bagaimana mereka mengatur ekspresi gen?
• Bagaimana metode throughput tinggi mendeteksi isoform dan mengkuantifikasi transkrip non-penyandi?

Key concepts

• Ekson, intron, dan spliseosom
• Inklusi dan penghilangan ekson
• Definisi situs penyambungan dan ekson
• Keragaman isoform transkrip
• RNA pengatur kecil (misalnya, mikroRNA)
• RNA non-penyandi panjang (lncRNA)
• Regulasi pasca-transkripsi
• Elemen dan faktor pengatur penyambungan

Mechanisms

Selama penyambungan, spliseosom menghilangkan intron dari pra-RNA duta dan menggabungkan ekson; ketika pilihan situs penyambungan diatur, pra-mRNA yang sama dapat diproses menjadi transkrip matang yang berbeda melalui inklusi ekson, penghilangan ekson, atau penggunaan situs penyambungan dan awal/akhir alternatif. Pengenalan batas yang benar bergantung pada urutan situs penyambungan dan elemen regulasi yang diikat oleh faktor penyambungan, itulah sebabnya definisi ekson adalah proses yang disetel dengan baik, seperti yang ditinjau oleh Keren dan rekan. RNA non-penyandi beroperasi melalui mekanisme komplementer: RNA pengatur pendek memandu represi RNA duta target, sementara RNA non-penyandi panjang dapat menjadi perancah kompleks protein, memandu pengubah kromatin, atau memodulasi transkripsi, seperti yang disurvei oleh Ponting dan rekan. Survei genom-lebar seperti proyek ENCODE menunjukkan bahwa sebagian besar genom ditranskripsi menjadi RNA non-penyandi, menggarisbawahi luasnya lapisan regulasi ini; metode sekuensing yang menangkap sambungan penyambungan memungkinkan isoform dan transkrip non-penyandi dideteksi dan dikuantifikasi.

Clinical relevance

Penyambungan yang menyimpang dan RNA non-penyandi yang tidak teregulasi terlibat dalam banyak penyakit dan merupakan area penelitian biomarker dan terapi yang aktif. Sebagai topik referensi, entri ini menjelaskan bagaimana biologi isoform dan RNA non-penyandi dijelaskan dan diukur; ini bukan dasar untuk keputusan diagnostik atau pengobatan individu.

Evidence & guidelines

Tinjauan referensi meliputi Keren dan rekan tentang penyambungan alternatif dan definisi ekson serta Ponting dan rekan tentang fungsi RNA non-penyandi panjang, dilengkapi dengan survei transkripsi genom-lebar dari proyek ENCODE. Ini adalah referensi metodologis dan konseptual daripada pedoman klinis.

History

Penemuan gen terpisah dan penyambungan RNA pada akhir tahun 1970-an mengungkapkan bahwa ekson dapat digabungkan dengan cara alternatif, dan selama dekade-dekade berikutnya penyambungan alternatif diakui sebagai sumber keragaman transkrip dan protein yang meluas. Secara paralel, studi RNA non-penyandi berkembang dari beberapa RNA fungsional yang dikenal baik menjadi kelas besar transkrip pengatur kecil dan non-penyandi panjang, dan proyek genom-lebar dari tahun 2000-an mendokumentasikan transkripsi non-penyandi yang meluas, membingkai ulang sebagian besar genom sebagai transkripsi fungsional.

Debates

Seberapa fungsional transkripsi non-penyandi?

Survei genom-lebar menunjukkan bahwa sebagian besar genom ditranskripsi menjadi RNA non-penyandi, tetapi membedakan transkrip dengan fungsi biologis dari kebisingan transkripsi masih diperdebatkan, dan anotasi fungsional RNA non-penyandi panjang tertinggal dari penemuannya.

Key figures

• Gil Ast
• Chris P. Ponting
• Wolf Reik

Seminal works

• keren-2010
• ponting-2009
• encode-2012

Frequently asked questions

Bagaimana satu gen dapat menghasilkan beberapa protein yang berbeda?

Melalui penyambungan alternatif, ekson dari pra-RNA duta gen tunggal dapat digabungkan dalam kombinasi yang berbeda, menghasilkan transkrip matang yang berbeda yang dapat diterjemahkan menjadi isoform protein yang berbeda. Ini sangat memperluas keragaman fungsional tanpa meningkatkan jumlah gen.

Jika RNA non-penyandi tidak diterjemahkan, bagaimana cara kerjanya?

Mereka berfungsi sebagai molekul RNA daripada sebagai cetakan untuk protein. RNA pengatur kecil dapat mengarahkan represi RNA duta target, sementara RNA non-penyandi panjang dapat menjadi perancah kompleks protein, memandu mesin pengubah kromatin, atau memengaruhi transkripsi.