Protein Kodlayan ve Protein Kodlamayan Genler
Her gen protein üretmemektedir. Protein kodlayan genler, proteine çevrilen haberci RNA'ya (mRNA) dönüştürülmekte iken, protein kodlamayan genler, diğer molekülleri düzenleyen, işleyen veya iskele görevi gören işlevsel RNA molekülleri üretmektedir. Genom anotasyonu bu sınıfları ayırt etmekte ve protein kodlamayan genlerin, uzun süredir varsayılan sadece protein odaklı genom görüşüne göre sayıca çok daha fazla olduğu ortaya çıkmaktadır.
Tanım
Protein kodlayan bir gen, proteine çevrilen mRNA'ya dönüştürülmektedir; protein kodlamayan bir gen ise, çevrilmeden RNA olarak işlevini yerine getiren işlevsel bir RNA'ya (uzun protein kodlamayan RNA, mikroRNA veya diğer çevrilmemiş RNA gibi) dönüştürülmektedir.
Kapsam
Bu konu, protein kodlayan ve protein kodlamayan genler arasındaki ayrımı, işlevsel protein kodlamayan RNA'nın ana sınıflarını ve genom anotasyonunun genleri bu kategorilere nasıl atadığını kapsamaktadır. Bu, referans ve eğitim materyali niteliğinde olup; protein kodlamayan genlerin hastalıklarla ilişkileri genel terimlerle açıklanmakta, klinik bir rehberlik olarak sunulmamaktadır.
Temel sorular
- Protein kodlayan bir geni protein kodlamayan bir genden ayıran nedir?
- İşlevsel protein kodlamayan RNA'nın başlıca sınıfları nelerdir?
- Genom anotasyonu bir transkriptin kodlayıcı olup olmadığına nasıl karar vermektedir?
- Protein kodlamayan genler, protein üretmemelerine rağmen neden biyolojik olarak önemlidir?
Anahtar kavramlar
- Protein kodlayan gen
- Haberci RNA (mRNA)
- Protein kodlamayan RNA (ncRNA)
- Uzun protein kodlamayan RNA (lncRNA)
- MikroRNA ve küçük düzenleyici RNA
- İşlevsel RNA'ya karşı çevrilmemiş dizi
- Genom anotasyonu ve kodlama potansiyeli
Mekanizmalar
Protein kodlayan genler transkribe edilmekte, mRNA işlenip ihraç edilmekte ve ribozomlar açık okuma çerçevesini proteine çevirmektedir. Protein kodlamayan genler transkribe edilmekle birlikte, ürünleri katlanarak RNA olarak işlev görmektedir: uzun protein kodlamayan RNA'lar kromatin düzenleyicilerine rehberlik edebilmekte, protein komplekslerine iskele görevi görebilmekte veya komşu genleri düzenleyebilmekte iken, mikroRNA gibi küçük RNA'lar ise hedef mesajlarla eşleşerek bunların stabilitesini ve çevirisini kontrol etmektedir. Anotasyon boru hatları, bir transkripti, açık okuma çerçevesinin varlığı ve korunumu gibi özelliklere göre sınıflandırarak kodlayan genleri protein kodlamayan genlerden ayırt etmektedir.
Klinik önem
Protein kodlamayan genler gen ifadesini düzenlediği için, protein dizisinde bir değişiklik olmasa bile, bu genlerdeki veya hedeflerindeki varyantlar hastalığa katkıda bulunabilmektedir; bu nedenle bir genin kodlayan mı yoksa protein kodlamayan mı olduğunu tanımak, varyantların nasıl yorumlandığını şekillendirmektedir. Bu konu, referans ve eğitim için kavramsal bir arka plan sağlamakta olup, bireysel teşhis veya tedavi için bir temel oluşturmamaktadır.
Epidemiyoloji
Genom çapında anotasyon, insan genomunun yaklaşık yirmi bin protein kodlayan genine benzer sayıda uzun protein kodlamayan RNA geni içerdiğini ve genomun büyük bir kısmının protein kodlamayan RNA'ya dönüştürüldüğünü, böylece protein kodlamayan genlerin, küçük bir merak konusu olmaktan ziyade, gen tamamlayıcısının niceliksel olarak önemli bir bileşeni olduğunu göstermektedir.
Kanıt ve kılavuzlar
İnsan protein kodlamayan genlerinin kataloğu sistematik transkriptom anotasyonundan gelmektedir: ENCODE, genom boyunca yaygın transkripsiyonu haritalamış ve GENCODE tabanlı çalışmalar, gen yapılarını, korunmalarını ve ifadelerini tanımlayan uzun protein kodlamayan RNA'ların referans kataloglarını oluşturmuş olup, bunlar anotasyon standardı olarak hizmet etmektedir.
Tarihçe
Onlarca yıl boyunca gen, protein kodlayan birimle eş tutulmuş, yapısal RNA'lar ise küçük bir istisna kümesi olarak ele alınmıştır. 2000'li yıllardaki transkriptom çalışmaları, genomun büyük bir kısmının protein kodlamayan RNA'ya dönüştürüldüğünü ve binlerce uzun protein kodlamayan RNA geninin var olduğunu ortaya koymuş, böylece gen tanımını işlevsel RNA ürünlerini de içerecek şekilde genişletmiştir.
Tartışmalar
- Kaç tane protein kodlamayan transkript gerçekten işlevseldir?
- Yaygın transkripsiyon çok sayıda protein kodlamayan RNA üretmekle birlikte, biyolojik işlevi olanları transkripsiyonel gürültüden ayırt etmek hala tartışmalı olup, korunma, ifade özgüllüğü ve deneysel kanıtlara bağlıdır.
Öne çıkan isimler
- Roderic Guigó
- John Rinn
- Irene Bozzoni
İlgili konular
Temel eserler
- encode-2012
- derrien-2012
- cabili-2011
Sıkça sorulan sorular
- Protein kodlamayan bir gen protein üretmiyorsa, ne işe yaramaktadır?
- RNA ürünü kendi başına işlevseldir: uzun protein kodlamayan RNA'lar kromatin ve gen ifadesini düzenleyebilmekte, mikroRNA gibi küçük RNA'lar ise diğer mesajların stabilitesini ve çevirisini kontrol etmektedir.
- Bilim insanları kodlayan bir geni protein kodlamayan bir genden nasıl ayırt etmektedir?
- Anotasyon, bir transkriptin kodlama potansiyelini — başlıca çevrilme olasılığı olan korunmuş bir açık okuma çerçevesi içerip içermediğini — değerlendirerek onu protein kodlayan veya protein kodlamayan olarak sınıflandırmaktadır.