¿Qué tan fuerte es la correlación entre la abundancia de ARNm y la abundancia de sus proteínas correspondientes?

Se cree ampliamente que más ARN significa más proteína. Sin embargo, las pequeñas pruebas directas que se han realizado no lo admiten muy bien; la correlación entre la concentración de ARN y la concentración de proteínas es bastante débil; pero hay una correlación de aproximadamente 0.4. Entonces, aunque no es seguro decir que más ARN siempre significa más proteína, existe la tendencia de que más ARN signifique más proteína.

Un par de revisiones recientes son la correlación de ARNm y proteínas en muestras biológicas complejas.
y
Conocimientos sobre la regulación de la abundancia de proteínas a partir de análisis proteómicos y transcriptómicos.

Este último incluye esta figura, que se centra en la expresión constitutiva (la segunda parte de la pregunta aquí):

La primera parte de la pregunta es básicamente lo que sucede en los sistemas regulados o perturbados, y esa es una pregunta aún más difícil de responder. Hay estudios aún más limitados, y son difíciles de interpretar:

Los autores encontraron que para los genes regulados al alza, el ARNm máximo y las concentraciones máximas de proteína están bien correlacionados, pero esta tendencia no era cierta para los genes regulados negativamente. En un estudio diferente de series temporales, la levadura que había sido sometida a estrés oxidativo no mostró este comportamiento, pero indicó una regulación postranscripcional sustancial de una gran fracción de los genes independientemente de su regulación hacia arriba o hacia abajo. Lo mismo parece ser cierto para las bacterias en las que los análisis en el transcurso del tiempo de los sistemas perturbados revelan grandes diferencias entre los cambios en la abundancia de proteínas y ARNm. Claramente, nuestra comprensión de los sistemas perturbados aún es incompleta y requiere más análisis.

Edite para agregar un punto en respuesta al comentario de Daniel Spector. Creo que puede valer la pena distinguir los lados cualitativos y cuantitativos de la pregunta.

La mayoría de los estudios que encuentran el nivel modesto de correlación están buscando cuantitativamente (como lo entiendo de todos modos); un aumento de 2 veces en el ARN puede correlacionarse con un aumento de 10 veces o 1,1 veces en la proteína, y aquí es donde entra en juego la correlación débil.

Por otro lado, los ejemplos de Daniel (y muchos otros) sugieren que existe una muy buena correlación cualitativa. Un aumento de 2 veces en el ARN puede no conducir a un aumento de 2 veces en la proteína, pero es muy probable que se correlacione con un aumento de cierta cantidad. Si tuviera que preguntar cualitativamente, creo que la correlación sería mucho mayor.

Es super débil En levadura, es alrededor de una correlación de 66% (después de ajustar a una escala logarítmica. Otras mediciones son tan bajas como 40%. Los datos que estoy mostrando son solo un estudio de correlación entre todos los genes medidos, pero otros análisis sugieren que la relación entre La abundancia de ARNm y la abundancia de proteínas es pobre incluso dentro del mismo gen.

Este informe técnico revisa muchos de los datos de expresión génica de las células cancerosas y encuentra una correlación débil en todos los casos. Página en kendricklabs.com

La conclusión básica es que la concentración de ARNm tiene poca relación con la abundancia de proteínas. Las razones de esta discrepancia son muchas. Esto crea un problema importante en la forma en que los biólogos han estado interpretando los datos de expresión génica como un gen fuertemente expresado no necesariamente significa que esté produciendo más proteínas. La gente de Biología de Sistemas ha descartado durante mucho tiempo el valor predictivo de los datos de expresión génica para generar modelos confiables de abundancia de proteínas.

Comparación de la abundancia de proteínas y los niveles de expresión de ARNm a escala genómica
Información sobre la regulación de la abundancia de proteínas … [Nat Rev Genet. 2012]
http://www.kendricklabs.com/WP1_

No necesariamente. Se pueden traducir dos ARN a diferentes velocidades debido a su longitud, composición o estructura. Hay factores que pueden unirse a los ARN que afectarán el proceso de traducción. Las proteínas también diferirán en sus vidas medias (que, de nuevo, son mitigadas por varios factores) y su concentración dependerá en gran medida de eso.