Genes Codificadores de Proteínas e Não Codificadores

Nem todo gene produz uma proteína. Genes codificadores de proteínas são transcritos em RNA mensageiro que é traduzido em uma proteína, enquanto genes não codificadores produzem moléculas de RNA funcionais que atuam como RNA — regulando, processando ou servindo de arcabouço para outras moléculas. A anotação genômica distingue essas classes, e os genes não codificadores superam em muito a visão de que o genoma seria composto apenas por proteínas, como se supunha por muito tempo.

Definition

Um gene codificador de proteínas é transcrito em mRNA que é traduzido em proteína; um gene não codificador é transcrito em um RNA funcional (como um RNA longo não codificador, microRNA ou outro RNA não traduzido) que desempenha seu papel como RNA sem ser traduzido.

Scope

Este tópico aborda a distinção entre genes codificadores de proteínas e não codificadores, as principais classes de RNA não codificador funcional e como a anotação genômica atribui genes a essas categorias. É material de referência e educacional; as associações de doenças de genes não codificadores são descritas em termos gerais, não como orientação clínica.

Core questions

• O que distingue um gene codificador de proteínas de um gene não codificador?
• Quais são as principais classes de RNA não codificador funcional?
• Como a anotação genômica decide se um transcrito é codificador?
• Por que os genes não codificadores são biologicamente importantes, apesar de não produzirem proteínas?

Key concepts

• Gene codificador de proteínas
• RNA mensageiro (mRNA)
• RNA não codificador (ncRNA)
• RNA longo não codificador (lncRNA)
• MicroRNA e RNA regulador pequeno
• RNA funcional versus sequência não traduzida
• Anotação genômica e potencial de codificação

Mechanisms

Genes codificadores de proteínas são transcritos, o mRNA é processado e exportado, e os ribossomos traduzem sua fase de leitura aberta em proteína. Genes não codificadores são transcritos, mas seus produtos se dobram e atuam como RNA: RNAs longos não codificadores podem guiar modificadores de cromatina, servir de arcabouço para complexos proteicos ou regular genes vizinhos, enquanto RNAs pequenos, como microRNAs, se pareiam com mensagens-alvo para controlar sua estabilidade e tradução. Os pipelines de anotação classificam um transcrito por características como a presença e conservação de uma fase de leitura aberta para distinguir genes codificadores de não codificadores.

Clinical relevance

Como os genes não codificadores regulam a expressão, variantes neles ou em seus alvos podem contribuir para doenças, mesmo que nenhuma sequência de proteína seja alterada; reconhecer se um gene é codificador ou não codificador, portanto, molda a forma como as variantes são interpretadas. Este tópico fornece esse pano de fundo conceitual para referência e educação e não é uma base para diagnóstico ou tratamento individual.

Epidemiology

A anotação genômica em larga escala indica que o genoma humano contém um número de genes de RNA longo não codificador comparável aos seus aproximadamente vinte mil genes codificadores de proteínas, e que uma grande fração do genoma é transcrita em RNA não codificador, estabelecendo os genes não codificadores como um componente quantitativamente importante do complemento gênico, em vez de uma curiosidade menor.

Evidence & guidelines

O catálogo de genes não codificadores humanos provém da anotação sistemática do transcriptoma: o ENCODE mapeou a transcrição generalizada em todo o genoma, e estudos baseados no GENCODE construíram catálogos de referência de RNAs longos não codificadores descrevendo sua estrutura gênica, conservação e expressão, que servem como padrão de anotação.

History

Por décadas, o gene foi equiparado a uma unidade codificadora de proteínas, com os RNAs estruturais tratados como um pequeno conjunto de exceções. Estudos de transcriptoma nos anos 2000 revelaram que grande parte do genoma é transcrita em RNA não codificador e que milhares de genes de RNA longo não codificador existem, ampliando a definição de gene para incluir produtos de RNA funcionais.

Debates

Quantos transcritos não codificadores são realmente funcionais?

A transcrição generalizada produz um vasto número de RNAs não codificadores, mas distinguir aqueles com função biológica do ruído transcricional permanece controverso e depende da conservação, especificidade de expressão e evidência experimental.

Key figures

• Roderic Guigó
• John Rinn
• Irene Bozzoni

Seminal works

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

Frequently asked questions

Se um gene não codificador não produz proteína, o que ele faz?

Seu produto de RNA é funcional por si só: RNAs longos não codificadores podem regular a cromatina e a expressão gênica, e RNAs pequenos, como microRNAs, controlam a estabilidade e a tradução de outras mensagens.

Como os cientistas distinguem um gene codificador de um não codificador?

A anotação avalia o potencial de codificação de um transcrito — principalmente se ele contém uma fase de leitura aberta conservada com probabilidade de ser traduzida — para classificá-lo como codificador de proteínas ou não codificador.