Back to chapter

11.12:

ARNlnc - ARN long non-codant

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
lncRNA – Long Non-coding RNAs

Languages

Share

Long non-coding RNAs or lncRNAs can regulate gene expression and other cellular processes. They are widespread and are found in plants, animals, bacteria, and viruses; however, they show low sequence conservation between different species. LncRNAs are RNA transcripts longer than 200 nucleotides that are not translated into proteins; however, most are processed the same way as precursor mRNA through splicing and the addition of a 5’ cap and 3’ poly-A tail. Compared to protein synthesis, RNA synthesis takes less energy and occurs more rapidly. As RNA is produced in the nucleus, it can be immediately used for gene regulation and can provide a faster response than proteins, which need to be imported from the cytoplasm. LncRNA can perform their functions through several different mechanisms. When present near DNA, lncRNA can act as a scaffold for proteins by forming multiple stem-loop structures where proteins can bind and carry out their function, like chromatin-modifying proteins or transcriptional activators and repressors. Like microRNA, lncRNA can act as guide RNA where its one part binds to various protein complexes whereas another part can selectively base pair with target DNA region and thereby helps in localization of the protein complexes.    LncRNA can act as alternative binding sites or sponges, sequestering some molecules away from their target location. For example, lncRNAs bind to microRNAs and prevent their interaction with their target mRNA.   LncRNA can base-pair with a complementary region in mRNA. This base-pairing can inhibit pre-mRNA splicing by hiding particular splice sites or can block the translation of mature mRNA. Some lncRNA also carry exons and produce small peptides of unknown function. LncRNAs are emerging as a significant player in additional cellular processes such as chromatin modifications and epigenetic regulation, as well as several diseases such as cancer and neurological diseases

11.12:

ARNlnc - ARN long non-codant

Chez l’homme, plus de 80 % du génome est transcrit. Cependant, seulement environ 2 % du génome code pour des protéines. La partie restante produit des ARN non codants, notamment des ARN ribosomiques, ARN de transfert, ARN télomérase et ARN régulateurs, entre autres types. Un grand nombre d’ARN non-codants régulateurs ont été classés en deux groupes en fonction de leur longueur : les petits ARN non-codants, tels que les microARN, qui ont moins de 200 nucléotides de long, et long ARN non codant (ARNlnc) qui mesure plus de 200 nucléotides. Les ARNlnc jouent un rôle vital dans la modification de la chromatine, la régulation de l’expression des gènes, la différenciation cellulaire et la réponse immunitaire. Bien que nommés ARN non codant, certains lncRNA peuvent produire peptides courts. Les ARNlnc sont présents dans de nombreux tissus, mais particulièrement abondants dans le cerveau et d’autres parties du système nerveux central.

Les ARNlnc peuvent être classés en fonction de leur localisation génomique. Certains ARNnc sont synthétisés à partir de régions situées entre deux gènes et sont connus sous le nom de grands ARN intergéniques non codants (ARNlinc). Les ARNlnc sont également produits à partir des régions au sein des gènes et comprennent l’ARNnc sens synthétisé à partir du brin d’ADN sens et l’ARNlnc antisens produit à partir du brin d’ADN antisens. Les ARNlnc introniques sont une autre classe de ARNlnc qui sont produits à partir des introns présents dans un gène.

Les ARNlnc peuvent également être classés selon leur fonction. Guide ARNlnc dirige des complexes protéiques spécifiques vers leurs gènes cibles pour effectuer différentes fonctions telles que la modification de la chromatine et la régulation transcriptionnelle. Un exemple bien étudié de guide ARNlnc est Hox transcript antisens intergenic RNA (HOTAIR)  qui guide le Polycomb Repressive Complex 2, un complexe répresseur transcriptionnel, vers le locus HOXD. Certains ARNlnc agissent comme un échafaudage pour la liaison spécifique à une protéine, comme on le voit dans le composant ARN télomérase (TERC) qui agit comme un échafaudage pour la liaison du complexe télomérase. LncRNA peut également agir comme une éponge moléculaire ou un leurre et séquestrer des molécules régulatrices telles que des protéines et des microARN à partir de leurs gènes cibles. Par exemple, l’ARNnc lnc PANDA séquestre la sous-unité alpha du facteur de transcription nucléaire Y loin de ses gènes cibles pour empêcher l’apoptose médiée par p53.

Les ARNlnc jouent un rôle important dans le développement du cancer et peuvent agir comme suppresseurs ou promoteurs de tumeurs. L’expression anormale de plusieurs ARNlnc a été observée de manière spécifique à la tumeur. Par exemple,  Les ARNlnc MALAT1 et XIST sont associés au cancer du cerveau tandis que les ARNlnc HOTTIP et HOTAIR sont associés au cancer du poumon. Ces ARNlnc associés au cancer peuvent être utilisés comme biomarqueur de diagnostic ainsi que de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement du cancer.

Suggested Reading

  1. Kung, Johnny TY, David Colognori, and Jeannie T. Lee. "Long noncoding RNAs: past, present, and future." Genetics 193, no. 3 (2013): 651-669.  
  2. Rinn, John L., and Howard Y. Chang. "Genome regulation by long noncoding RNAs." Annual Review of Biochemistry 81 (2012): 145-166.
  3. Balas, Maggie M., and Aaron M. Johnson. "Exploring the mechanisms behind long noncoding RNAs and cancer." Non-coding RNA Research 3, no. 3 (2018): 108-117.
  4. Ma, Lina, Vladimir B. Bajic, and Zhang Zhang. "On the classification of long non-coding RNAs." RNA Biology 10, no. 6 (2013): 924-933.
  5. Marchese, Francesco P., Ivan Raimondi, and Maite Huarte. "The multidimensional mechanisms of long noncoding RNA function." Genome Biology 18, no. 1 (2017): 206.