Ekspresyon Regülasyonu Çoklu Adımlar Şeklinde Gerçekleşir

Gen ekspresyonu, genden proteine hemen hemen her adımda düzenlenebilir. Transkripsiyon en sık düzenlenen adımdır. Bu, proteinlerin DNA üzerindeki kısa düzenleyici dizilere bağlanmasını içerir. Bu ilişki, ilgili sekansla ilişkili bir genin transkripsiyonunu teşvik edebilir veya inhibe edebilir.

Transkripsiyon, bir proteine çevrilmeden önce daha fazla işleme ihtiyaç duyan hem ekzonlardan hem de intronlardan oluşan prekürsör (pre-mRNA) üretimi ile sonuçlanır. Bu, kodlamayan bölgelerin çıkarılmasını ve kodlayanların birleştirilmesini içeren mRNA ekleme yoluyla gerçekleşir. mRNA işleme, belirli ekzonların atlanması, alternatif ekleme ve intronların dahil edilmesi gibi ekleme modellerinde varyasyon yoluyla düzenleyici bir mekanizma olarak da kullanılabilir.  

Olgun mRNA üretmek için 3’ ucunda bir poli-A kuyruğu ve 5’ ucunda kapağın eklenmesi de RNA işleme sırasında düzenleyici noktalardır. Düzenleme, poli-A kuyruğunun mRNA'ya nereye ekleneceğini belirleyen poliadenilasyon sinyalindeki varyasyon yoluyla gerçekleşir.  Bazı durumlarda, birden fazla poli-A sinyali mevcuttur -3’ sonunda uzunluğunu değiştirecektir- ancak 3’ çevrilmemiş bölgesi nihai protein ürünü aynı olacaktır. Bununla birlikte, mRNA varyantlarının stabilitesi ve translasyon potansiyeli farklı olabilir, bu da üretilen protein miktarını değiştirebilir. Diğer durumlarda, gen dizisi içindeki intron veya ekson üzerinde ek bir poli-A sinyali bulunur, bu da poliadenilasyon için ekleme bölgelerinde varyasyona yol açabilir ve aynı pre-mRNA ipliğinden farklı proteinlere neden olabilir. Metillenmiş guanozinden oluşan 5’ kapağın eklenmesi iki mekanizma ile düzenlenir.  Bunlardan biri, metil grubunu guanozine ekleyen metiltransferazların düzenlenmesini, diğeri ise metilasyona yol açan hücresel sinyal yollarının düzenlenmesini içerir.

Daha sonra, olgun mRNA'nın çevrilecek nükleer gözenek kompleksleri (NPCler) yoluyla çekirdekten sitoplazmaya taşınması gerekir. Bu, mRNA tarafından, RNA bağlayıcı proteinlerle ribonükleopartikül olarak bilinen bir kompleks oluşturmak üzere düzenlenir. NPC'ler sadece komplekste bulunan mRNA'ların sitoplazmaya geçmesine izin verir. Bir mRNA translasyon için sitoplazmaya girdiğinde, bireysel olarak veya belirli düzenlemeler yoluyla bir grubun bir parçası olarak hedeflenebilir veya sitoplazmadaki diğer tüm mRNA'larla ortak bir düzenlemeye tabi tutulabilir. Spesifik düzenlemede, proteinler ve farklı RNA'lar gibi belirli trans etkili elementler transkripsiyonu düzenler. Genel düzenlemede, çeviri makinesinde yer alan proteinler aktive edilir veya inhibe edilir, bu da tüm transkriptlerin çevirisini etkiler. En yaygın çeviri düzenleyici mekanizma, çeviri başlatma faktörünün değiştirilmesidir.

Gen ekspresyonu, enzim katalizli geri dönüşümlü bir modifikasyonun bir proteinin işlevini değiştirebileceği post-translasyonel modifikasyonlar yoluyla da düzenlenebilir. Yaygın bir post-translasyonel modifikasyon, kinazlar olarak bilinen enzimler tarafından gerçekleştirilen fosforilasyondur. Öte yandan, proteinlerin defosforilasyonu, fosfatazlar olarak bilinen proteinler tarafından gerçekleştirilir. Bir proteinin fosforilasyonu, aktivasyonuna veya deaktivasyonuna neden olabilir ve işlevini değiştirebilir.