Weit verbreitete stabile nichtkanonische Peptide, identifiziert durch integrierte Analysen von Ribosomenprofiling und ORF-Eigenschaften

Zusammenfassung Studien haben Dutzende funktionale Peptide in vermeintlich ‚nicht-kodierenden‘ Regionen entdeckt und die Frage aufgeworfen, wie viele Proteine von nichtkanonischen offenen Leserahmen (ORFs) kodiert werden. Hier annotieren wir umfassend genomweit übersetzte ORFs über fünf Eukaryoten (Mensch, Maus, Zebrafisch, Wurm und Hefe) durch die Analyse von Ribosomenprofiling-Daten. Wir entwickeln ein logistisches Regressionsmodell namens PepScore, das auf ORF-Eigenschaften (erwartete Länge, kodierte Domäne und Erhaltung) basiert, um die Wahrscheinlichkeit zu berechnen, dass das kodierte Peptid im Menschen stabil ist. Systematische ektopische Expression validiert PepScore und zeigt, dass stabile, komplexassoziierte Mikropoteine in den 5’/3’ untranslatierten Regionen und überlappenden kodierenden Regionen von mRNAs sowie in annotierten nicht-kodierenden RNAs kodiert werden können. Stabile nichtkanonische Proteine folgen konventionellen Regeln und lokalisieren in verschiedene subzelluläre Kompartimente. Die Hemmung von proteasomalen/lyosomalen Abbausystemen kann einige Peptide, insbesondere solche mit moderatem PepScore, stabilisieren, kann jedoch die Expression von kurzen Peptiden mit niedrigem PepScore nicht retten, was darauf hindeutet, dass sie direkt von zellulären Proteasen abgebaut werden. Die Mehrheit der menschlichen nichtkanonischen Peptide mit hohem PepScore zeigt längere Längen, aber eine niedrige Erhaltung zwischen Arten/Säugetieren, und Hunderte enthalten variationsassoziierte genetische Varianten. Unsere Studie präsentiert ein statistisches Rahmenwerk zur Identifizierung stabiler nichtkanonischer Peptide im Genom und bietet eine wertvolle Ressource für die funktionale Charakterisierung der nichtkanonischen Translation während der Entwicklung und Krankheit.