Регуляция экспрессии генов

Регуляция экспрессии генов, или регуляция генов, включает широкий спектр механизмов, которые используются клетками для увеличения или уменьшения выработки специфических генных продуктов (белка или РНК).

Сложные программы экспрессии генов широко наблюдаются в биологии, например, для запуска путей развития, реагирования на раздражители окружающей среды или адаптации к новым источникам пищи. Можно модулировать практически любой этап экспрессии генов, от инициации транскрипции до процессинга РНК и посттрансляционной модификации белка. Часто один генный регулятор контролирует другой и так далее в сети регулирования генов.

Регуляция генов важна для вирусов, прокариот и эукариот, поскольку она повышает универсальность и адаптивность организма, позволяя клетке экспрессировать белок, когда это необходимо.

Хотя еще в 1951 году Барбара Макклинток продемонстрировала взаимодействие двух генетических локусов, активатора (Ac) и диссоциатора (Ds), при формировании окраски семян кукурузы, широко считается, что первым открытием системы генной регуляции является идентификация в 1961 году lac оперона, открытого Франсуа Жакобом и Жаком Моно, в котором некоторые ферменты, участвующие в метаболизме лактозы, экспрессируются E. coli только в присутствии лактозы и отсутствии глюкозы.

В многоклеточных организмах регуляция генов стимулирует клеточную дифференцировку и морфогенез у эмбриона, что приводит к созданию различных типов клеток, которые обладают разными профилями экспрессии генов из одной и той же последовательности генома.

Хотя это не объясняет, как возникла регуляция генов, биологи-эволюционисты включают это как частичное объяснение того, как эволюция работает на молекулярном уровне, и это занимает центральное место в науке эволюционной биологии развития («evo-devo»).