表达调控发生在多个步骤

从基因到蛋白的几乎每个步骤都可以调控基因表达。 转录是最常受到调控的步骤。 这涉及蛋白与 DNA 上短调控序列的结合。 这种关联可以促进或抑制与相应序列相关的基因的转录。

转录会产生由外显子和内含子组成的前体（前 mRNA），在翻译成蛋白之前需要进一步加工。 这是通过 mRNA 剪接发生的，其中涉及非编码区域的去除和编码区域的合并。 mRNA 加工还可以通过剪接模式的变化（例如跳过某些外显子、选择性剪接和包含内含子）用作调控机制。

在 3' 端添加多聚 A 尾和 5' 帽以产生成熟的 mRNA 也是 RNA 加工过程中的调节点。 调节是通过聚腺苷酸化信号的变化而发生的，这决定了聚腺苷酸尾将添加到 mRNA 上的位置。 在某些情况下，3'端存在多个多聚腺苷酸信号，这将改变3'非翻译区的长度，但最终的蛋白产物将是相同的。 然而，变体 mRNA 的稳定性和翻译潜力可能不同，这可能会改变产生的蛋白的量。 在其他情况下，基因序列内的内含子或外显子上存在额外的多聚腺苷酸信号，这可能导致多聚腺苷酸化的剪接位点发生变化，并导致来自前体 mRNA 的同一链产生不同的蛋白。添加 5 个 由甲基化鸟苷组成的帽由两种机制调节。 一种涉及将甲基添加到鸟苷上的甲基转移酶的调节，另一种是通过调节导致甲基化的细胞信号传导途径。

接下来，成熟的 mRNA 需要通过核孔复合物 (NPC) 从细胞核转运到细胞质进行翻译。 这受到 mRNA 的调节，与 RNA 结合蛋白形成复合物，称为核糖核颗粒。 NPC 只允许复合物中的 mRNA 进入细胞质。 一旦 mRNA 进入细胞质进行翻译，它可以通过特定的调节单独或作为一组的一部分被靶向，或者它可以与细胞质中的所有其他 mRNA 一起经历共同的调节。 在具体调控中，特定的反式作用元件（如蛋白和不同类型的 RNA）调控转录。 在一般调节中，参与翻译机制的蛋白被激活或抑制，进而影响所有转录本的翻译。 最常见的翻译调控机制是翻译起始因子的修饰。

基因表达也可以通过翻译后修饰来调节，其中酶催化的可逆修饰可以改变蛋白的功能。 一种常见的翻译后修饰是磷酸化，它是由称为激酶的酶进行的。 另一方面，蛋白的去磷酸化是由称为磷酸酶的蛋白进行的。 蛋白的磷酸化可导致其激活或失活并改变其功能。