آران‌ای بلند غیرکدکننده

شکل های مختلف آران‌ای بلند غیرکدکننده.^[۱]

آران‌ای‌های بلند غیرکدکننده (به انگلیسی: Long non-coding RNA) (ncRNAهای بلند، lncRNA) نوعی آران‌ای است که به عنوان رونوشت‌هایی با طول بیش از ۲۰۰ نوکلئوتید می‌باشند که به پروتئین ترجمه نمی‌شوند.^[۲] با این تعریف می‌توان آران‌ای‌های بلند غیرکدکننده را از آران‌ای‌های کوچک غیرکدکننده مانند میکرو آران‌ای‌ها (miRNAها)، آران‌ای‌های مداخله‌کننده کوچک (siRNAها)، آران‌ای‌های کوچک هسته‌ای و سایر آران‌ای‌های کوتاه تمیز داد.^[۳]

فراوانی

در سال ۲۰۰۷، یک مطالعه نشان داد که تنها یک پنجم ژنوم انسان به رونوشت‌های کد کننده پروتئین رونویسی می‌شود،^[۴] که نشان دهنده این بود که توالی‌های غیرکد کننده حداقل چهار برابر توالی‌های آران‌ای‌های کد کننده می‌باشد. پروژه‌های توالی‌یابی دی‌ان‌ای مکمل (cDNA) در مقیاس بزرگ مانند FANTOM پیچیدگی‌های رونویسی را نشان دادند. پروژه FANTOM3 حدود ۳۵۰۰۰ رونوشت غیرکد کننده را از ۱۰۰۰۰ لکوس جداگانه مشخص کرد که بسیاری از مشخصات mRNAها، از جمله کلاهک‌گذاری '۵، پیرایش، و پلی‌آدنیلاسیون هستند، اما چارچوب خوانش باز (ORF) کمی دارند یا ندارند.^[۵] در حالی که فراوانی ncRNAهای طولانی پیش‌بینی نشده بود، این تعداد یک برآورد پایین‌تر محافظه کارانه را نشان می‌دهد، زیرا بسیاری از رونوشت‌های تکی و رونوشت‌های غیر پلی آدنیله را حذف کرده‌است (بیش از ۴۰٪ از رونوشت‌ها غیرآدنیله هستند).^[۶] با این حال، بدون تردید شناسایی ncRNAهای موجود در این کتابخانه‌های cDNA چالش‌برانگیز است، زیرا تشخیص رونوشت‌های کدکنندهٔ پروتئین‌ها از رونوشت‌های غیرکد کننده دشوار است. مطالعات زیادی نشان داده‌اند که بیضه‌ها،^[۷] و بافت‌های عصبی بیش‌ترین مقدار آران‌ای‌های غیر رمزگذار را از هر نوع بافت دیگری بیان می‌کنند.^[۸] با استفاده از پروژهٔ FANTOM5 حدود ۲۷۹۱۹ RNAهای بلند غیرکد کننده در بافت‌ها و نمونه‌های مختلف انسانی شناسایی شده‌است.^[۹]

به‌طور کمی، lncRNAها حدود ۱۰ برابر فراوانی کمتری از mRNA در یک جمعیت از سلولی نشان می‌دهد،^[۱۰][۱۱] و تغییرات بیانی lncRNA از یک سلول به سلول دیگر نسبت به ژن‌های کد کننده پروتئین زیاد می‌باشد.^[۱۲] به‌طور کلی، اکثریت (حدوداً ۷۸ درصد) lncRNAها به صورت مختص بافتی بیان می‌شوند که این مقدار در mRNAها تنها ۱۹ درصد می‌باشد. علاوه بر ویژگی مختص بافتی بالای آن‌ها، lncRNAها در مراحل مختلف تکوین نیز به صورت کاملاً اختصاصی بیان می‌شوند.^[۱۳]

ترجمه

چندین lncRNA شناسایی شده‌اند که در واقع پپتیدهایی با عملکرد بیولوژیکی مهم رمزگذاری می‌کنند.^{[۱۴][۱۵][۱۶]} مطالعات پروفایلینگ ریبوزوم نشان می‌دهد که از ۴۰٪ تا ۹۰٪ از annotated lncRNAها در واقع ترجمه می‌شوند،^[۱۷][۱۸] اگرچه در مورد روش صحیح برای تجزیه و تحلیل داده‌های پروفایل ریبوزومی اختلاف نظر وجود دارد.^[۱۹] علاوه بر این، تصور می‌شود که بسیاری از پپتیدهای تولید شده توسط lncRNAها ممکن است بسیار ناپایدار و بدون عملکرد بیولوژیکی باشند.

منابع

1. Fernandes, Juliane C. R.; Acuña, Stephanie M.; Aoki, Juliana I.; Floeter-Winter, Lucile M.; Muxel, Sandra M. (2019-02-17). "Long Non-Coding RNAs in the Regulation of Gene Expression: Physiology and Disease". Non-coding RNA. 5 (1). doi:10.3390/ncrna5010017. ISSN 2311-553X. PMC 6468922. PMID 30781588.
2. Perkel JM (June 2013). "Visiting "noncodarnia"". BioTechniques (paper). 54 (6): 301, 303–4. doi:10.2144/000114037. PMID 23750541. "We're calling long noncoding RNAs a class, when actually the only definition is that they are longer than 200 bp," says Ana Marques, a Research Fellow at the University of Oxford who uses evolutionary approaches to understand lncRNA function.
3. Ma L, Bajic VB, Zhang Z (June 2013). "On the classification of long non-coding RNAs". RNA Biology. 10 (6): 925–933. doi:10.4161/rna.24604. PMC 4111732. PMID 23696037.
4. Kapranov P, Cheng J, Dike S, Nix DA, Duttagupta R, Willingham AT, Stadler PF, Hertel J, Hackermüller J, Hofacker IL, Bell I, Cheung E, Drenkow J, Dumais E, Patel S, Helt G, Ganesh M, Ghosh S, Piccolboni A, Sementchenko V, Tammana H, Gingeras TR (June 2007). "RNA maps reveal new RNA classes and a possible function for pervasive transcription". Science. 316 (5830): 1484–1488. Bibcode:2007Sci...316.1484K. doi:10.1126/science.1138341. PMID 17510325.
5. Carninci, P.; Kasukawa, T.; Katayama, S.; Gough, J.; Frith, M. C.; Maeda, N.; Oyama, R.; Ravasi, T.; Lenhard, B. (2005-09-02). "The Transcriptional Landscape of the Mammalian Genome". Science (به انگلیسی). 309 (5740): 1559–1563. doi:10.1126/science.1112014. ISSN 0036-8075. PMID 16141072.
6. Cheng J, Kapranov P, Drenkow J, Dike S, Brubaker S, Patel S, Long J, Stern D, Tammana H, Helt G, Sementchenko V, Piccolboni A, Bekiranov S, Bailey DK, Ganesh M, Ghosh S, Bell I, Gerhard DS, Gingeras TR (May 2005). "Transcriptional maps of 10 human chromosomes at 5-nucleotide resolution". Science. 308 (5725): 1149–1154. Bibcode:2005Sci...308.1149C. doi:10.1126/science.1108625. PMID 15790807.
7. Necsulea A, Soumillon M, Warnefors M, Liechti A, Daish T, Zeller U, Baker JC, Grützner F, Kaessmann H (January 2014). "The evolution of lncRNA repertoires and expression patterns in tetrapods". Nature. 505 (7485): 635–640. Bibcode:2014Natur.505..635N. doi:10.1038/nature12943. PMID 24463510.
8. Derrien T, Johnson R, Bussotti G, Tanzer A, Djebali S, Tilgner H, Guernec G, Martin D, Merkel A, Knowles DG, Lagarde J, Veeravalli L, Ruan X, Ruan Y, Lassmann T, Carninci P, Brown JB, Lipovich L, Gonzalez JM, Thomas M, Davis CA, Shiekhattar R, Gingeras TR, Hubbard TJ, Notredame C, Harrow J, Guigó R (September 2012). "The GENCODE v7 catalog of human long noncoding RNAs: analysis of their gene structure, evolution, and expression". Genome Research. 22 (9): 1775–1789. doi:10.1101/gr.132159.111. PMC 3431493. PMID 22955988.
9. Hon CC, Ramilowski JA, Harshbarger J, Bertin N, Rackham OJ, Gough J, Denisenko E, Schmeier S, Poulsen TM, Severin J, Lizio M, Kawaji H, Kasukawa T, Itoh M, Burroughs AM, Noma S, Djebali S, Alam T, Medvedeva YA, Testa AC, Lipovich L, Yip CW, Abugessaisa I, Mendez M, Hasegawa A, Tang D, Lassmann T, Heutink P, Babina M, Wells CA, Kojima S, Nakamura Y, Suzuki H, Daub CO, de Hoon MJ, Arner E, Hayashizaki Y, Carninci P, Forrest AR (March 2017). "An atlas of human long non-coding RNAs with accurate 5′ ends". Nature. 543 (7644): 199–204. Bibcode:2017Natur.543..199H. doi:10.1038/nature21374. PMC 6857182. PMID 28241135.
10. Cabili MN, Trapnell C, Goff L, Koziol M, Tazon-Vega B, Regev A, Rinn JL (September 2011). "Integrative annotation of human large intergenic noncoding RNAs reveals global properties and specific subclasses". Genes & Development. 25 (18): 1915–1927. doi:10.1101/gad.17446611. PMC 3185964. PMID 21890647.
11. Ravasi T, Suzuki H, Pang KC, Katayama S, Furuno M, Okunishi R, Fukuda S, Ru K, Frith MC, Gongora MM, Grimmond SM, Hume DA, Hayashizaki Y, Mattick JS (January 2006). "Experimental validation of the regulated expression of large numbers of non-coding RNAs from the mouse genome". Genome Research. 16 (1): 11–19. doi:10.1101/gr.4200206. PMC 1356124. PMID 16344565.
12. Yunusov D, Anderson L, DaSilva LF, Wysocka J, Ezashi T, Roberts RM, Verjovski-Almeida S (September 2016). "HIPSTR and thousands of lncRNAs are heterogeneously expressed in human embryos, primordial germ cells and stable cell lines". Scientific Reports. 6: 32753. Bibcode:2016NatSR...632753Y. doi:10.1038/srep32753. PMC 5015059. PMID 27605307.
13. Yan L, Yang M, Guo H, Yang L, Wu J, Li R, Liu P, Lian Y, Zheng X, Yan J, Huang J, Li M, Wu X, Wen L, Lao K, Li R, Qiao J, Tang F (September 2013). "Single-cell RNA-Seq profiling of human preimplantation embryos and embryonic stem cells". Nature Structural & Molecular Biology. 20 (9): 1131–1139. doi:10.1038/nsmb.2660. PMID 23934149.
14. Anderson DM, Anderson KM, Chang CL, Makarewich CA, Nelson BR, McAnally JR, Kasaragod P, Shelton JM, Liou J, Bassel-Duby R, Olson EN (February 2015). "A micropeptide encoded by a putative long noncoding RNA regulates muscle performance". Cell. 160 (4): 595–606. doi:10.1016/j.cell.2015.01.009. PMC 4356254. PMID 25640239.
15. Matsumoto A, Pasut A, Matsumoto M, Yamashita R, Fung J, Monteleone E, Saghatelian A, Nakayama KI, Clohessy JG, Pandolfi PP (January 2017). "mTORC1 and muscle regeneration are regulated by the LINC00961-encoded SPAR polypeptide". Nature. 541 (7636): 228–232. Bibcode:2017Natur.541..228M. doi:10.1038/nature21034. PMID 28024296.
16. Pauli A, Norris ML, Valen E, Chew GL, Gagnon JA, Zimmerman S, Mitchell A, Ma J, Dubrulle J, Reyon D, Tsai SQ, Joung JK, Saghatelian A, Schier AF (February 2014). "Toddler: an embryonic signal that promotes cell movement via Apelin receptors". Science. 343 (6172): 1248636. doi:10.1126/science.1248636. PMC 4107353. PMID 24407481.
17. Ingolia NT, Lareau LF, Weissman JS (November 2011). "Ribosome profiling of mouse embryonic stem cells reveals the complexity and dynamics of mammalian proteomes". Cell. 147 (4): 789–802. doi:10.1016/j.cell.2011.10.002. PMC 3225288. PMID 22056041.
18. Ji Z, Song R, Regev A, Struhl K (December 2015). "Many lncRNAs, 5'UTRs, and pseudogenes are translated and some are likely to express functional proteins". eLife. 4: e08890. doi:10.7554/eLife.08890. PMC 4739776. PMID 26687005.
19. Guttman M, Russell P, Ingolia NT, Weissman JS, Lander ES (July 2013). "Ribosome profiling provides evidence that large noncoding RNAs do not encode proteins". Cell. 154 (1): 240–251. doi:10.1016/j.cell.2013.06.009. PMC 3756563. PMID 23810193.