带你初步了解基因表达调控

简介

基因表达调控机制是后基因组时代一个重要的研究内容。基因表达调控包括转录水平、转录后水平和翻译水平的调控。
转录水平调控
转录水平的调控是指通过改变转录速率从而改变基因表达的水平，其对遗传信息的传递的准确性和多样性具有重要的作用。真核生物的转录调控包括多种形式，例如DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、转录因子等。

转录后水平调控
真核生物基因转录在细胞核内进行，而翻译则在细胞质中进行，因此转录后调控是基因表达调控的另一个重要方面，主要包括RNA可变剪接、RNA甲基化以及多种调控RNA(miRNA、lncRNA、circRNA)参与的转录后调控等。

翻译水平调控
在真核生物中，基因调控主要发生在转录水平，但有些对细胞生存十分重要的蛋白质的合成，其调控也发生在翻译水平。主要包括mRNA的稳定性，翻译起始调节，翻译相关因子中起始因子的作用以及真核mRNA的结构等方面的调控。随着基因组序列信息的日益丰富，计算方法和数据库的不断完善，生物信息学分析的应用将日益广泛，不同类型的基因调控机制也将逐步得到阐明。

基因调控的生物学意义

在一个生物体中，任何细胞都带有同样的遗传信息，带有同样的基因，但是，一个基因在不同组织、不同细胞中的表现并不一样，这是由基因调控机制所决定的。遗传信息从DNA传递到蛋白质的过程称为基因表达，对这个过程的调节即为基因表达调控。一个细胞在特定的时刻仅产生很少一部分蛋白质，也就是说，基因组中只有很少一部分基因得以表达。基因调控机制根据各个细胞的功能要求，精确地控制每种蛋白质的生产数量。生物体完整的生命过程是基因组中的各个基因按照一定的时空次序开关的结果。因此，所有的细胞都有一套精确的基因表达和蛋白质合成的调控机制。

基因调控网络示例

生物信息学分析在基因调控分析中的应用举例：

转录因子调控分析：基因正确的表达有赖于一个复杂的调控系统，而转录因子与转录因子结合部位的相互作用是这一系统的重要组成部分。不同的转录因子对外界环境的各种刺激或不同发育阶段的各种信号做出反应，结合于转录调控元件，激活或抑制基因的转录从而控制不同基因的表达。因此，进行基因表达调控研究需要确定基因组序列中的转录因子结合部位。随着基因组序列信息的日益丰富，计算方法和数据库的不断完善，生物信息学的应用将日益广泛，生物转录调控机制也将逐步得到阐明。