细胞特异性基因表达

多细胞生物含有多种结构和功能不同的细胞类型，但所有细胞中的DNA均源自相同的亲代细胞。 细胞中的差异可归因于基因表达的差异。 肝细胞的功能包括血液解毒、产生胆汁来代谢脂肪以及合成新陈代谢所必需的蛋白，它们必须表达一组特定的基因才能发挥其功能。 基因表达也随着发育阶段的不同而变化。 在分化为肝细胞之前，细胞表达参与细胞周期、DNA 复制和增殖的基因。 在发育后期，参与上皮分化和凝血的基因高度表达。 一旦细胞分化为肝细胞，涉及肝脏特异性功能的基因的表达就会增加，例如涉及脂质代谢和胆固醇调节的基因。

基因表达可以在许多方面受到调节，包括转录、翻译、RNA 加工和运输以及翻译后修饰。调控表达的常见方法包括直接结合DNA的因子，用于调节特定基因的转录。 肝脏中的基因表达可以通过转录因子 C/EBPα、C/EBPβ 和肝细胞核因子-1 等进行调节。 通过改变染色质中所含的组蛋白，可以在转录之前进行调节。 这些修饰导致 DNA 结构松弛或收紧，从而分别阻止或允许转录调节因子接触 DNA。 不同的细胞类型具有不同的共价修饰和组蛋白变异，从而导致基因可及性的变化。

细胞会受到环境变化的影响，并表达不同的基因以响应这些细胞外刺激。 葡萄糖是一种重要的能量来源，随着其在血液中浓度的波动，生物体必须通过基因和蛋白表达的适当变化做出反应。 当血糖水平降低时，胰腺会分泌胰高血糖素激素。 这种激素向肝脏发出信号，启动磷酸烯醇丙酮酸羧激酶 (PEPCK) 的产生，这是一种从非碳水化合物前体产生葡萄糖所需的蛋白。 胰高血糖素通过间接刺激转录因子 C/EBPα 和 C/EBPβ 与 PEPCK 启动子结合来诱导该基因的转录。 当血糖水平较高时，胰腺会分泌胰岛素； PEPCK 基因具有抑制其转录的胰岛素反应序列。