10.2: 表达调节发生在多个步骤

从基因到蛋白质，几乎每一步都可以调节基因表达。转录是最常受监管的步骤。这涉及蛋白质与 DNA 上的短调节序列的结合。这种关联可以促进或抑制与相应序列相关的基因的转录。

转录导致产生由外显子和内含子组成的前体 （pre-mRNA），在翻译成蛋白质之前需要进一步加工。这是通过 mRNA 剪接实现的，这涉及去除非编码区并合并编码区。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）用作调节机制。

在 3′ 末端添加 poly-A 尾部和 5′ 帽以产生成熟 mRNA 也是 RNA 加工过程中的调节点。通过多聚腺苷酸化信号的变化进行调节，多聚腺苷酸化信号决定了 poly-A 尾部添加到 mRNA 上的位置。在某些情况下，3′ 端存在多个 poly-A 信号，这将改变 3′ 非翻译区的长度，但最终的蛋白质产物将是相同的。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质量。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 poly-A 信号，这可能导致聚腺苷酸化剪接位点的变化，并导致来自同一条 pre-mRNA 链的不同蛋白质.由甲基化鸟苷组成的 5′ 帽的添加受两种机制调节。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通路。

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 mRNA 调节，与 RNA 结合蛋白形成称为核糖核颗粒的复合物。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，它就可以通过特定法规单独靶向或作为一组的一部分靶向，也可以与细胞质中的所有其他 mRNA 进行共同调节。在特异性调节中，特定的反式作用元件，如蛋白质和不同类型的 RNA，调节转录。在一般调节中，参与翻译机制的蛋白质被激活或抑制，这反过来又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进行调节，其中酶催化的可逆修饰可以改变蛋白质的功能。一种常见的翻译后修饰是磷酸化，它由称为激酶的酶进行。另一方面，蛋白质的去磷酸化是由称为磷酸酶的蛋白质进行的。蛋白质的磷酸化可导致其激活或失活，并改变其功能。