Hücre Spesifik Gen Ekspresyonu

Çok hücreli organizmalar çeşitli yapısal ve işlevsel olarak farklı hücre tipleri içerir, ancak tüm hücrelerdeki DNA aynı ana hücrelerden kaynaklanır. Hücrelerdeki farklılıklar diferansiyel gen ekspresyonuna bağlanabilir. İşlevleri kanın detoksifikasyonu, yağları metabolize etmek için safra üretimi ve metabolizma için gerekli proteinlerin sentezini içeren karaciğer hücreleri, işlevlerini yerine getirmek için belirli bir gen kümesini ifade etmelidir. Gen ekspresyonu da gelişim aşamalarına göre değişir. Karaciğer hücrelerine farklılaşmadan önce, hücreler Hücre döngüsünde, DNA replikasyonunda ve proliferasyonunda yer alan genleri eksprese eder. Daha sonra gelişimde, epitel farklılaşmasında ve kan pıhtılaşmasında rol oynayan genler yüksek oranda eksprese edilir. Hücreler hepatositlere farklılaştıktan sonra, lipid metabolizması ve kolesterol regülasyonunda rol oynayanlar gibi karaciğere özgü fonksiyonlarda yer alan genlerin ekspresyonu artar.

Gen ekspresyonu, transkripsiyon, translasyon, RNA işleme ve taşıma ve translasyon sonrası modifikasyonlar dahil olmak üzere birçok noktada düzenlenebilir. Ekspresyonu düzenlemenin yaygın yöntemleri, belirli bir genin transkripsiyonunu düzenlemek için doğrudan DNA'ya bağlanan faktörlerdir. Karaciğerdeki gen ekspresyonu, diğerleri arasında transkripsiyon faktörleri C/EBPα, C/EBPβ ve Hepatosit Nükleer Faktör-1 ile düzenlenebilir. Düzenleme, kromatinde bulunan histonları değiştirerek transkripsiyondan önce ortaya çıkabilir. Bu modifikasyonlar, DNA yapısının gevşemesine veya sıkılmasına neden olur, böylece transkripsiyonel düzenleyicilerin DNA'ya erişmesini önler veya izin verir.   farklı hücre tipleri, farklı kovalent modifikasyonlara ve histon varyantlarına sahiptir, bu da gen erişilebilirliğinde bir değişikliğe neden olur.

Hücreler çevresel değişikliklere tabidir ve bu hücre dışı uyaranlara yanıt olarak farklı genleri eksprese eder. Glikoz önemli bir enerji kaynağıdır ve kan dolaşımındaki konsantrasyonu dalgalandıkça, bir organizma gen ve protein ekspresyonunda uygun değişikliklerle cevap vermelidir. Kan şekeri seviyeleri düştüğünde, pankreas glukagon hormonunu salgılar. Bu hormon, karaciğere, karbonhidrat olmayan öncüllerden glikoz üretmek için gerekli bir protein olan fosfoenolpiruvat karboksikinaz (PEPCK) üretimini başlatması için sinyal verir. Glukagon, pepck promotörüne bağlanmak için transkripsiyon faktörlerini   C/EBPα ve C/EBPβ dolaylı olarak uyararak bu genin transkripsiyonunu indükler. Kan şekeri seviyeleri yüksek olduğunda, pankreas insülin hormonunu salgılar; PEPCK geni, transkripsiyonunu inhibe eden insüline duyarlı bir sekansa sahiptir.