Exploration du potentiel bicodant du gène PIDD1 humain : caractérisation du produit de l'ORF non-annoté altPIDD1

Typiquement, les gènes humains sont annotés comme codants pour une seule protéine et des isoformes potentielles. Toutefois, les avancées récentes en protéogénomique ont permis l’identification de protéines non-annotées provenant de gènes bi-codants. La découverte de ceux-ci est nécessaire à la compréhension complète du génome humain et des pathologies sous-jacentes. Nous présentons PIDD1 comme nouveau gène bicodant, exprimant à la fois la protéine putative PIDD1 et un ORF précédemment non-annoté (altORF): altPIDD1. OpenProt est une ressource protéogénomique qui répertorie les protéines encodées dans des ORFs de 30 codons et plus. Celle-ci attribue des évidences expérimentales à l'expression de ceux-ci par l'analyse de données publiques de spectrométrie de masse et de profilage ribosomal. OpenProt a permis l’identification de PIDD1 comme candidat d’étude; une deuxième protéine jusqu’alors inconnue, altPIDD1, a plus d’évidences d’expression que la protéine putative PIDD1. Chez l’humain, le site d'initiation de la traduction d’altPIDD1 est situé 31 nucléotides (nt) en amont de celui de PIDD1. L'altORF de 516 nt est encodé dans un cadre de lecture décalé par rapport à PIDD1 et les deux ORFs se chevauchent sur 485 nt. De plus, les ORFs en amont sont connus pour avoir un potentiel traductionnel élevé. En tenant compte de ces informations et des évidences fournies par OpenProt, nous avons décidé d'étudier le potentiel bicodant du gène PIDD1. Notre étude montre que PIDD1 est effectivement un gène bicodant, avec la protéine alternative de 171 acides aminés altPIDD1 exprimée environ 40 fois plus que PIDD1. PIDD1 est une protéine localisée au cytoplasme et au centrosomes, avec comme fonction principale l’activation de la caspase-2 ou NEMO. AltPIDD1 est distincte de PIDD1, et est une protéine stable localisée au cytoplasme et dans des structures spécifiques de migration cellulaire à base d’actine : les fibres de stress et les lamellipodes. De plus, altPIDD1 interagit avec des p
Human genes have been considered to code for a single protein and its isoforms since their discovery. However, recent advances in proteogenomics have enabled the identification of unannotated proteins encoded in dual-coding genes. The discovery of novel dual-coding genes is a necessity for the complete understanding of the human genome and underlying pathologies. We present PIDD1 as a novel dual-coding gene, expressing the putative PIDD1 protein and its newly identified endogenously expressed altCDS: altPIDD1. OpenProt is a proteogenomic resource which considers any ORF 30 codons or more to be potentially coding. It attributes experimental evidence to the expression of these ORFs by analysis of public mass-spectrometry and ribo-seq data. PIDD1 was first identified as a candidate gene by analysis of OpenProt: altPIDD1 has more experimental evidence to support its expression than PIDD1. AltPIDD1’s translation initiation site (TIS) is located 31 nucleotides upstream of PIDD1’s. The out-of-frame ORF overlaps PIDD1 ORF by 485nt and results in the expression of a 171 amino acid protein. AltORFs over 500nt are highly statistically improbable to arise randomly. In addition, upstream ORFs are well-known to have high translation potential. With this information and the evidence from OpenProt in mind, we decided to further investigate PIDD1’s potential as a dual-coding gene. In our study, we show PIDD1 is indeed a dual-coding gene, with altPIDD1 expressed 40fold relative to PIDD1. AltPIDD1 is a stable protein which localises to the cytoplasm and specific actin-based cell migration structures: stress fibers and lamellipodia. In addition, altPIDD1 interacts with proteins related to the regulation of these structures, such as ERK2. AltPIDD1’s exact function is still unknown but is likely related to an actin-dependant cell process. We hope altPIDD1s discovery will help shed light on PIDD1-contributing pathologies such as cancer, intellectual disability and neurodegenerat