Função do Splicing Alternativo e do RNA Não Codificante

O splicing alternativo permite que um único gene gere múltiplos RNAs mensageiros distintos — e frequentemente múltiplas proteínas — ao unir éxons em diferentes combinações, expandindo grandemente a produção funcional do genoma. Os RNAs não codificantes, transcritos que não são traduzidos em proteína, adicionam uma camada regulatória adicional, atuando na transcrição, no splicing, na estabilidade do RNA e na cromatina. Juntos, esses fenômenos explicam como um número modesto de genes suporta a complexidade do transcriptoma.

Definition

Splicing alternativo é o processo regulado pelo qual diferentes combinações de éxons de um único pré-RNA mensageiro são unidas para produzir transcritos maduros distintos, enquanto a função do RNA não codificante se refere aos papéis regulatórios e estruturais dos transcritos de RNA que não são traduzidos em proteína.

Scope

Este tópico abrange o processo regulado de splicing alternativo (inclusão e exclusão de éxons, seleção de sítios de splicing e diversidade de isoformas) e as principais classes e funções do RNA não codificante, desde pequenos RNAs regulatórios até RNAs não codificantes longos. É uma referência conceitual e metodológica dentro da transcriptômica e não fornece orientação clínica.

Core questions

• Como os sítios de splicing são reconhecidos e selecionados para que um gene produza várias isoformas de transcritos?
• Como o splicing alternativo expande a diversidade do proteoma e do transcriptoma?
• Quais são as principais classes de RNA não codificante e como elas regulam a expressão gênica?
• Como os métodos de alto rendimento detectam isoformas e quantificam transcritos não codificantes?

Key concepts

• Éxons, íntrons e o spliceossomo
• Inclusão e exclusão de éxons
• Definição de sítio de splicing e de éxon
• Diversidade de isoformas de transcritos
• Pequenos RNAs regulatórios (por exemplo, microRNAs)
• RNAs não codificantes longos (lncRNAs)
• Regulação pós-transcricional
• Elementos e fatores regulatórios de splicing

Mechanisms

Durante o splicing, o spliceossomo remove íntrons de um pré-RNA mensageiro e liga os éxons; quando a escolha do sítio de splicing é regulada, o mesmo pré-mRNA pode ser processado em diferentes transcritos maduros através da inclusão de éxons, exclusão de éxons ou uso alternativo de sítios de splicing e de início/fim. O reconhecimento dos limites corretos depende das sequências dos sítios de splicing e de elementos regulatórios ligados por fatores de splicing, razão pela qual a definição de éxons é um processo finamente ajustado, conforme revisado por Keren e colaboradores. Os RNAs não codificantes operam através de mecanismos complementares: pequenos RNAs regulatórios guiam a repressão de RNAs mensageiros alvo, enquanto RNAs não codificantes longos podem servir de arcabouço para complexos proteicos, guiar modificadores de cromatina ou modular a transcrição, conforme abordado por Ponting e colaboradores. Levantamentos em todo o genoma, como o projeto ENCODE, mostraram que uma grande fração do genoma é transcrita em RNA não codificante, sublinhando a amplitude dessa camada regulatória; métodos de sequenciamento que capturam junções de splicing permitem que isoformas e transcritos não codificantes sejam detectados e quantificados.

Clinical relevance

O splicing aberrante e os RNAs não codificantes desregulados estão implicados em muitas doenças e são uma área de pesquisa ativa de biomarcadores e terapias. Como tópico de referência, esta entrada explica como a biologia das isoformas e do RNA não codificante é descrita e medida; não é uma base para decisões individuais de diagnóstico ou tratamento.

Evidence & guidelines

As revisões de referência incluem Keren e colaboradores sobre splicing alternativo e definição de éxons e Ponting e colaboradores sobre a função do RNA não codificante longo, complementadas por levantamentos de transcrição em todo o genoma do projeto ENCODE. Estas são referências metodológicas e conceituais, e não diretrizes clínicas.

History

A descoberta de genes divididos e do splicing de RNA no final da década de 1970 revelou que os éxons poderiam ser combinados de maneiras alternativas, e nas décadas subsequentes o splicing alternativo foi reconhecido como uma fonte pervasiva de diversidade de transcritos e proteínas. Paralelamente, o estudo do RNA não codificante expandiu-se de alguns RNAs funcionais bem conhecidos para grandes classes de pequenos transcritos regulatórios e longos não codificantes, e projetos genômicos a partir dos anos 2000 documentaram a transcrição não codificante generalizada, reformulando grande parte do genoma como funcionalmente transcrito.

Debates

Quanta transcrição não codificante é funcional?

Levantamentos em todo o genoma mostram que grande parte do genoma é transcrita em RNA não codificante, mas distinguir transcritos com função biológica do ruído transcricional permanece contestado, e a anotação funcional de RNAs não codificantes longos está atrasada em relação à sua descoberta.

Key figures

• Gil Ast
• Chris P. Ponting
• Wolf Reik

Seminal works

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

Frequently asked questions

Como um gene pode produzir várias proteínas diferentes?

Através do splicing alternativo, os éxons do pré-RNA mensageiro de um único gene podem ser unidos em diferentes combinações, produzindo transcritos maduros distintos que podem ser traduzidos em diferentes isoformas proteicas. Isso expande grandemente a diversidade funcional sem aumentar o número de genes.

Se os RNAs não codificantes não são traduzidos, como eles agem?

Eles funcionam como moléculas de RNA, e não como moldes para proteínas. Pequenos RNAs regulatórios podem direcionar a repressão de RNAs mensageiros alvo, enquanto RNAs não codificantes longos podem servir de arcabouço para complexos proteicos, guiar a maquinaria de modificação da cromatina ou influenciar a transcrição.