Regulation of gene expression
जीन अभिव्यक्ति या जीन विनियमन के विनियमन में तंत्र की एक विस्तृत श्रृंखला शामिल है जिसका उपयोग कोशिकाओं द्वारा विशिष्ट जीन उत्पादों (प्रोटीन या आर. एन. ए.) के उत्पादन को बढ़ाने या कम करने के लिए किया जाता है। जीन अभिव्यक्ति के परिष्कृत कार्यक्रम जीव विज्ञान में व्यापक रूप से देखे जाते हैं, उदाहरण के लिए विकासात्मक मार्गों को गति देने के लिए, पर्यावरणीय उत्तेजनाओं का जवाब देने के लिए, या नए खाद्य स्रोतों के अनुकूल होने के लिए। वस्तुतः जीन अभिव्यक्ति के किसी भी चरण को प्रतिलेखन आरंभ से लेकर आर. एन. ए. प्रसंस्करण और प्रोटीन के अनुवाद के बाद के संशोधन तक संशोधित किया जा सकता है। अक्सर, एक जीन नियामक दूसरे को नियंत्रित करता है, और इसी तरह, एक जीन नियामक नेटवर्क में। वायरस, प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स के लिए जीन विनियमन आवश्यक है क्योंकि यह आवश्यकता पड़ने पर कोशिका को प्रोटीन व्यक्त करने की अनुमति देकर एक जीव की बहुमुखी प्रतिभा और अनुकूलन क्षमता को बढ़ाता है। हालांकि 1951 की शुरुआत में, बारबरा मैकक्लिंटॉक ने मक्के के बीजों के रंग निर्माण में दो आनुवंशिक स्थान, सक्रियक (एसी) और विघटनकर्ता (डीएस) के बीच परस्पर क्रिया दिखाई, एक जीन विनियमन प्रणाली की पहली खोज को व्यापक रूप से 1961 में लाख ऑपरॉन की पहचान माना जाता है, जिसे फ्रांस्वा जैकब और जैक्स मोनोड द्वारा खोजा गया था, जिसमें लैक्टोज चयापचय में शामिल कुछ एंजाइम ई. कोलाई द्वारा केवल लैक्टोज की उपस्थिति और ग्लूकोज की अनुपस्थिति में व्यक्त किए जाते हैं। बहुकोशिकीय जीवों में, जीन विनियमन भ्रूण में कोशिकीय विभेदन और रूपजनन को संचालित करता है, जिससे विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं का निर्माण होता है जिनमें एक ही जीनोम अनुक्रम से अलग-अलग जीन अभिव्यक्ति प्रोफाइल होते हैं। हालांकि यह नहीं बताता है कि जीन विनियमन की उत्पत्ति कैसे हुई, विकासवादी जीवविज्ञानी इसे आणविक स्तर पर विकास कैसे काम करता है, इसकी आंशिक व्याख्या के रूप में शामिल करते हैं, और यह विकासवादी विकासात्मक जीव विज्ञान ("इवो-देवो") के विज्ञान के लिए केंद्रीय है। जीन अभिव्यक्ति के विनियमित चरण जीन अभिव्यक्ति के किसी भी चरण को संशोधित किया जा सकता है, संकेत से लेकर प्रतिलेखन से लेकर प्रोटीन के अनुवाद के बाद के संशोधन तक। निम्नलिखित चरणों की एक सूची है जहां जीन अभिव्यक्ति को विनियमित किया जाता है, जहां सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला बिंदु प्रतिलेखन की शुरुआत है, प्रतिलेखन में पहला चरण हैः सिग्नल ट्रांसडक्शन क्रोमैटिन, क्रोमैटिन रीमॉडलिंग, क्रोमैटिन डोमेन प्रतिलेखन पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल संशोधन आरएनए परिवहन अनुवाद एमआरएनए क्षरण डीएनए का संशोधन यूकेरियोट्स में, डीएनए के बड़े क्षेत्रों की पहुंच इसकी क्रोमैटिन संरचना पर निर्भर कर सकती है, जिसे डीएनए मिथाइलेशन, एनसीआरएनए, या डीएनए-बाइंडिंग प्रोटीन द्वारा निर्देशित हिस्टोन संशोधनों के परिणामस्वरूप बदला जा सकता है। इसलिए ये संशोधन जीन की अभिव्यक्ति को ऊपर या नीचे नियंत्रित कर सकते हैं। इनमें से कुछ संशोधन जो जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करते हैं, वंशानुगत हैं और इन्हें एपिजेनेटिक विनियमन के रूप में संदर्भित किया जाता है। डी. एन. ए. का संरचनात्मक प्रतिलेखन इसकी संरचना द्वारा निर्धारित होता है। सामान्य तौर पर, इसकी पैकिंग का घनत्व प्रतिलेखन की आवृत्ति का संकेत है। आठ हिस्टोन प्रोटीन (एक साथ न्यूक्लियोसोम के रूप में संदर्भित) के आसपास डीएनए घाव के एक खंड के साथ हिस्टोन नामक ऑक्टामेरिक प्रोटीन परिसर डीएनए के सुपरकॉइलिंग की मात्रा के लिए जिम्मेदार हैं, और इन परिसरों को फॉस्फोराइलेशन जैसी प्रक्रियाओं द्वारा अस्थायी रूप से संशोधित किया जा सकता है या मिथाइलेशन जैसी प्रक्रियाओं द्वारा अधिक स्थायी रूप से संशोधित किया जा सकता है। इस तरह के संशोधनों को जीन अभिव्यक्ति स्तरों में कमोबेश स्थायी परिवर्तनों के लिए जिम्मेदार माना जाता है। डी. एन. ए. का रासायनिक मिथाइलेशन जीन मौन करने की एक सामान्य विधि है। डी. एन. ए. को आम तौर पर सी. पी. जी. डिन्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में साइटोसिन न्यूक्लियोटाइड पर मिथाइलट्रांसफेरेज एंजाइमों द्वारा मिथाइलेटेड किया जाता है (जिसे घनी गुच्छ होने पर "सी. पी. जी. द्वीप" भी कहा जाता है)। डी. एन. ए. के किसी दिए गए क्षेत्र में मिथाइलेशन के पैटर्न का विश्लेषण (जो एक प्रवर्तक हो सकता है) बाइसल्फाइट मैपिंग नामक विधि के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। मिथाइलेटेड साइटोसिन अवशेष उपचार द्वारा अपरिवर्तित रहते हैं, जबकि अनमिथाइलेटेड अवशेष यूरेसिल में बदल जाते हैं। मतभेदों का विश्लेषण डी. एन. ए. अनुक्रमण द्वारा या एस. एन. पी. की मात्रा निर्धारित करने के लिए विकसित विधियों द्वारा किया जाता है, जैसे कि पायरोसीक्वेंसिंग (बायोटेज) या मासएरे (सीक्वेनम), जो सी. जी. डिन्यूक्लियोटाइड पर सी/टी की सापेक्ष मात्रा को मापते हैं। ऐसा माना जाता है कि ऑन्कोजेनेसिस में असामान्य मिथाइलेशन पैटर्न शामिल हैं। हिस्टोन एसिटिलेशन भी प्रतिलेखन में एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है। सी. आर. ई. बी.-बाइंडिंग प्रोटीन जैसे हिस्टोन एसिटाइलट्रांसफेरेज एंजाइम (एच. ए. टी.) भी हिस्टोन कॉम्प्लेक्स से डी. एन. ए. को अलग करते हैं, जिससे प्रतिलेखन आगे बढ़ जाता है। अक्सर, डी. एन. ए. मिथाइलेशन और हिस्टोन डीसाइटीलेशन जीन साइलेन्सिंग में एक साथ काम करते हैं। दोनों का संयोजन डी. एन. ए. के अधिक सघनता से पैक होने का संकेत प्रतीत होता है, जिससे जीन अभिव्यक्ति कम हो जाती है। प्रतिलेखन का विनियमन प्रतिलेखन का विनियमन इस प्रकार यह नियंत्रित करता है कि प्रतिलेखन कब होता है और कितना आर. एन. ए. बनाया जाता है। आर. एन. ए. पोलीमरेज़ द्वारा जीन के प्रतिलेखन को कई तंत्रों द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। विशिष्टता कारक किसी दिए गए प्रवर्तक या प्रवर्तकों के समूह के लिए आर. एन. ए. पोलीमरेज़ की विशिष्टता को बदल देते हैं, जिससे यह कमोबेश उनसे जुड़ने की संभावना बना देता है (यानी, प्रोकैरियोटिक प्रतिलेखन में उपयोग किए जाने वाले सिग्मा कारक)। रिप्रेसर प्रचालक से जुड़ते हैं, डी. एन. ए. स्ट्रैंड पर कोडिंग अनुक्रम जो प्रवर्तक क्षेत्र के करीब या अतिव्यापी होते हैं, स्ट्रैंड के साथ आर. एन. ए. पोलीमरेज़ की प्रगति को बाधित करते हैं, इस प्रकार जीन की अभिव्यक्ति को बाधित करते हैं। दाहिनी ओर की छवि लाख ऑपरॉन में एक दमनक द्वारा विनियमन को दर्शाती है। सामान्य प्रतिलेखन कारक आर. एन. ए. पोलीमरेज़ को प्रोटीन-कोडिंग अनुक्रम की शुरुआत में स्थान देते हैं और फिर एम. आर. एन. ए. को प्रतिलेखित करने के लिए पोलीमरेज़ को छोड़ते हैं। सक्रियक आर. एन. ए. पोलीमरेज़ और एक विशेष प्रवर्तक के बीच बातचीत को बढ़ाते हैं, जिससे जीन की अभिव्यक्ति को बढ़ावा मिलता है। सक्रियक आर. एन. ए. पोलीमरेज़ की उप-इकाइयों के साथ बातचीत के माध्यम से या अप्रत्यक्ष रूप से डी. एन. ए. की संरचना को बदलकर प्रवर्तक के लिए आर. एन. ए. पोलीमरेज़ के आकर्षण को बढ़ाकर ऐसा करते हैं। एन्हांसर डी. एन. ए. हेलिक्स पर ऐसे स्थल हैं जो एक विशिष्ट प्रवर्तक को दीक्षा परिसर में लाने वाले डी. एन. ए. को लूप करने के लिए सक्रियकों द्वारा बंधे होते हैं। प्रोकैरियोट्स की तुलना में यूकेरियोट्स में एन्हांसर बहुत अधिक आम हैं, जहां केवल कुछ उदाहरण मौजूद हैं (आज तक)। साइलेंसर डी. एन. ए. अनुक्रमों के क्षेत्र हैं जो विशेष प्रतिलेखन कारकों से बंधे होने पर जीन की अभिव्यक्ति को शांत कर सकते हैं। आर. एन. ए. आर. एन. ए. द्वारा विनियमन जीन गतिविधि का एक महत्वपूर्ण नियामक हो सकता है, जैसे। माइक्रो आर. एन. ए. (एम. आई. आर. एन. ए.), एंटीसेंस-आर. एन. ए., या लंबे गैर-कोडिंग आर. एन. ए. (एल. एन. सी. आर. एन. ए.) द्वारा। एल. एन. सी. आर. एन. ए. एम. आर. एन. ए. से इस मायने में भिन्न होते हैं कि उनके पास निर्दिष्ट उपकोशिकीय स्थान और कार्य होते हैं। उन्हें पहली बार नाभिक और क्रोमैटिन में स्थित होने के लिए खोजा गया था, और स्थानीयकरण और कार्य अब अत्यधिक विविध हैं। कुछ अभी भी क्रोमैटिन में रहते हैं जहाँ वे प्रोटीन के साथ बातचीत करते हैं। जबकि यह एलएनसीआरएनए अंततः पार्किंसन, हंटिंगटन और अल्जाइमर रोग जैसे न्यूरोनल विकारों में जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित करता है, अन्य, जैसे पीएनसीटीआर (पाइरिमिडीन-समृद्ध गैर-कोडिंग ट्रांसक्रिप्टर्स), फेफड़ों के कैंसर में भूमिका निभाते हैं। रोग में उनकी भूमिका को देखते हुए, एलएनसीआरएनए संभावित बायोमार्कर हैं और दवाओं या जीन थेरेपी के लिए उपयोगी लक्ष्य हो सकते हैं, हालांकि ऐसी कोई अनुमोदित दवाएं नहीं हैं जो अभी तक एलएनसीआरएनए को लक्षित करती हैं। मानव जीनोम में एल. एन. सी. आर. एन. ए. की संख्या खराब रूप से परिभाषित है, लेकिन कुछ अनुमान 16,000 से 100,000 एल. एन. सी. जीन तक हैं। एपिजेनेटिक जीन विनियमन एपिजेनेटिक्स उन जीनों के संशोधन को संदर्भित करता है जो डी. एन. ए. या आर. एन. ए. अनुक्रम को नहीं बदल रहे हैं। जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित करने में एपिजेनेटिक संशोधन भी एक प्रमुख कारक हैं। वे जीनोमिक डी. एन. ए. और हिस्टोन पर होते हैं और उनके रासायनिक संशोधन अधिक कुशल तरीके से जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करते हैं। स्तनधारी कोशिकाओं में डी. एन. ए. (आमतौर पर मिथाइलेशन) के कई संशोधन और आर. एन. ए. के 100 से अधिक संशोधन होते हैं। "इन संशोधनों के परिणामस्वरूप डी. एन. ए. से प्रोटीन का बंधन बदल जाता है और आर. एन. ए. स्थिरता और अनुवाद दक्षता में परिवर्तन होता है। मानव जीव विज्ञान और रोग में विशेष मामले कैंसर में प्रतिलेखन का विनियमन कशेरुकी जीवों में, अधिकांश जीन प्रवर्तकों में कई सी. पी. जी. स्थलों के साथ एक सी. पी. जी. द्वीप होता है। जब जीन के कई प्रवर्तक सी. पी. जी. स्थलों को मिथाइलेट किया जाता है तो जीन शांत हो जाता है। कोलोरेक्टल कैंसर में आमतौर पर 3 से 6 चालक उत्परिवर्तन और 33 से 66 हिचाइकर या यात्री उत्परिवर्तन होते हैं। हालांकि, कैंसर की प्रगति में उत्परिवर्तन की तुलना में प्रतिलेखन मौनता अधिक महत्वपूर्ण हो सकती है। उदाहरण के लिए, कोलोरेक्टल कैंसर में लगभग 600 से 800 जीन सी. पी. जी. द्वीप मिथाइलेशन द्वारा प्रतिलेखन रूप से शांत हो जाते हैं (कैंसर में प्रतिलेखन का विनियमन देखें)। कैंसर में प्रतिलेखन दमन अन्य एपिजेनेटिक तंत्रों द्वारा भी हो सकता है, जैसे कि माइक्रोआरएनए की परिवर्तित अभिव्यक्ति। स्तन कैंसर में, बी. आर. सी. ए. 1 का प्रतिलेखन दमन बी. आर. सी. ए. 1 प्रवर्तक के अति मिथाईकरण की तुलना में अति-अभिव्यक्त सूक्ष्म आर. एन. ए.-182 द्वारा अधिक बार हो सकता है (स्तन और डिम्बग्रंथि के कैंसर में बी. आर. सी. ए. 1 की निम्न अभिव्यक्ति देखें)। लत में प्रतिलेखन का विनियमन लत की मुख्य विशेषताओं में से एक इसकी दृढ़ता है। लगातार व्यवहार परिवर्तन लंबे समय तक चलने वाले परिवर्तनों के कारण प्रतीत होते हैं, जो मस्तिष्क के विशेष क्षेत्रों में जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित करने वाले एपिजेनेटिक परिवर्तनों के परिणामस्वरूप होते हैं। दुरुपयोग की दवाएं मस्तिष्क में तीन प्रकार के एपिजेनेटिक परिवर्तन का कारण बनती हैं। ये हैं (1) हिस्टोन एसिटिलेशन और हिस्टोन मिथाइलेशन, (2) सी. पी. जी. स्थलों पर डी. एन. ए. मिथाइलेशन, और (3) माइक्रो आर. एन. ए. का एपिजेनेटिक डाउनरेगुलेशन या अपरेगुलेशन। (कुछ विवरण के लिए कोकीन की लत के एपिजेनेटिक्स देखें।) चूहों में दीर्घकालिक निकोटीन का सेवन हिस्टोन के एसिटिलेशन के माध्यम से जीन अभिव्यक्ति के मस्तिष्क कोशिका एपिजेनेटिक नियंत्रण को बदल देता है। यह मस्तिष्क में एफ. ओ. एस. बी. प्रोटीन की अभिव्यक्ति को बढ़ाता है, जो लत में महत्वपूर्ण है। सिगरेट की लत का अध्ययन लगभग 16,000 मनुष्यों में भी किया गया था, जिनमें कभी धूम्रपान न करने वाले, वर्तमान में धूम्रपान करने वाले और 30 साल तक धूम्रपान छोड़ने वाले शामिल थे। रक्त कोशिकाओं में, 18,000 से अधिक सी. पी. जी. स्थलों (जीनोम में लगभग 450,000 विश्लेषण किए गए सी. पी. जी. स्थलों में से) ने वर्तमान धूम्रपान करने वालों के बीच अक्सर मिथाइलेशन को बदल दिया था। ये सी. पी. जी. स्थल 7,000 से अधिक जीनों या ज्ञात मानव जीनों के लगभग एक तिहाई में पाए गए। अलग-अलग मिथाइलेटेड सी. पी. जी. स्थलों में से अधिकांश धूम्रपान छोड़ने के पाँच वर्षों के भीतर कभी धूम्रपान न करने वालों के स्तर पर लौट आए। हालांकि, 942 जीनों में से 2,568 सी. पी. जी. पूर्व बनाम कभी धूम्रपान न करने वालों में भिन्न रूप से मिथाइलेटेड रहे। इस तरह के शेष एपिजेनेटिक परिवर्तनों को "आणविक निशान" के रूप में देखा जा सकता है जो जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित कर सकते हैं। कृन्तक मॉडल में, कोकीन, मेथामफेटामाइन, शराब और तंबाकू के धुएं के उत्पादों सहित दुरुपयोग की दवाएं, सभी मस्तिष्क में डीएनए क्षति का कारण बनती हैं। डी. एन. ए. क्षति की मरम्मत के दौरान कुछ व्यक्तिगत मरम्मत की घटनाएं डी. एन. ए. के मिथाइलेशन और/या क्षति के स्थानों पर हिस्टोन के एसिटिलेशन या मिथाइलेशन को बदल सकती हैं, और इस प्रकार क्रोमैटिन पर एक एपिजेनेटिक निशान छोड़ने में योगदान कर सकती हैं। इस तरह के एपिजेनेटिक निशान संभवतः लत में पाए जाने वाले लगातार एपिजेनेटिक परिवर्तनों में योगदान करते हैं। सीखने और स्मृति में प्रतिलेखन का विनियमन स्तनधारियों में, डीएनए में साइटोसिन का मिथाइलेशन (चित्र देखें) एक प्रमुख नियामक मध्यस्थ है। मिथाइलेटेड साइटोसिन मुख्य रूप से डाइन्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों में होते हैं जहां साइटोसिन के बाद एक ग्वानीन, एक सी. पी. जी. साइट होती है। मानव जीनोम में सी. पी. जी. स्थलों की कुल संख्या लगभग 28 मिलियन है। और आम तौर पर सभी सी. पी. जी. स्थलों में से लगभग 70 प्रतिशत में मिथाइलेटेड साइटोसिन होता है। एक चूहे में, एक दर्दनाक सीखने का अनुभव, प्रासंगिक भय अनुकूलन, एक एकल प्रशिक्षण कार्यक्रम के बाद जीवन भर की भयानक स्मृति में परिणाम दे सकता है। एक चूहे के हिप्पोकैम्पस न्यूरॉन डीएनए में सभी जीनों के लगभग 9.17% के प्रवर्तक क्षेत्रों में साइटोसिन मिथाइलेशन में परिवर्तन किया जाता है जिसे एक संक्षिप्त भय अनुकूलन अनुभव के अधीन किया गया है। हिप्पोकैम्पस वह जगह है जहाँ शुरू में नई यादें संग्रहीत की जाती हैं। जीन के प्रवर्तक क्षेत्र में सी. पी. जी. का मिथाइलेशन प्रतिलेखन को दबाता है जबकि जीन के शरीर में सी. पी. जी. का मिथाइलेशन अभिव्यक्ति को बढ़ाता है। टीईटी एंजाइम मिथाइलेटेड साइटोसिन के डिमाइथाइलेशन में एक केंद्रीय भूमिका निभाते हैं। टी. ई. टी. एंजाइम गतिविधि द्वारा एक जीन प्रवर्तक में सी. पी. जी. का डिमाइथाइलेशन जीन के प्रतिलेखन को बढ़ाता है। जब एक चूहे पर प्रासंगिक भय अनुकूलन लागू किया जाता है, तो हिप्पोकैम्पस में अनुकूलन के एक घंटे और 24 घंटे बाद चूहे हिप्पोकैम्पस तंत्रिका जीनोम में 5,000 से अधिक भिन्न रूप से मिथाइलेटेड क्षेत्र (प्रत्येक में 500 न्यूक्लियोटाइड्स) होते हैं। इसके कारण लगभग 500 जीनों को विनियमित किया जाता है (अक्सर एक प्रवर्तक क्षेत्र में सी. पी. जी. स्थलों के डिमाइथाइलेशन के कारण) और लगभग 1,000 जीनों को विनियमित किया जाता है (अक्सर एक प्रवर्तक क्षेत्र में सी. पी. जी. स्थलों पर नवगठित 5-मिथाइलसाइटोसिन के कारण)। न्यूरॉन्स के भीतर प्रेरित और दमित जीन का पैटर्न चूहे के मस्तिष्क के हिप्पोकैम्पस में इस प्रशिक्षण घटना की पहली क्षणिक स्मृति बनाने के लिए एक आणविक आधार प्रदान करता है। प्रतिलेखन के बाद का विनियमन डी. एन. ए. के प्रतिलेखित होने और एम. आर. एन. ए. बनने के बाद, इस बात पर किसी प्रकार का विनियमन होना चाहिए कि एम. आर. एन. ए. का प्रोटीन में कितना अनुवाद किया जाता है। कोशिकाएँ कैपिंग, स्प्लिसिंग, पॉली (ए) टेल के जोड़, अनुक्रम-विशिष्ट परमाणु निर्यात दरों और कई संदर्भों में, आर. एन. ए. प्रतिलेख के पृथक्करण को संशोधित करके ऐसा करती हैं। ये प्रक्रियाएँ यूकेरियोट्स में होती हैं लेकिन प्रोकैरियोट्स में नहीं। यह मॉडुलन एक प्रोटीन या प्रतिलेख का परिणाम है, जो बदले में, विनियमित होता है और कुछ अनुक्रमों के लिए एक आत्मीयता हो सकती है। तीन प्रमुख अनुवादित क्षेत्र और सूक्ष्म आर. एन. ए. संदेशवाहक आर. एन. ए. (एम. आर. एन. ए.) के तीन प्रमुख अनुवादित क्षेत्र (3 '-यू. टी. आर.) में अक्सर नियामक अनुक्रम होते हैं जो प्रतिलेखन के बाद जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित करते हैं। इस तरह के 3 '-यू. टी. आर. में अक्सर माइक्रो आर. एन. ए. (एम. आई. आर. एन. ए.) के साथ-साथ नियामक प्रोटीन के लिए दोनों बाध्यकारी स्थल होते हैं। 3 '-यू. टी. आर. के भीतर विशिष्ट स्थलों को बांधकर, एम. आई. आर. एन. ए. या तो अनुवाद को बाधित करके या सीधे प्रतिलेख के क्षरण का कारण बन कर विभिन्न एम. आर. एन. ए. की जीन अभिव्यक्ति को कम कर सकते हैं। 3 '-यू. टी. आर. में साइलेंसर क्षेत्र भी हो सकते हैं जो रिप्रेसर प्रोटीन को बांधते हैं जो एम. आर. एन. ए. की अभिव्यक्ति को रोकते हैं। 3 '-यू. टी. आर. में अक्सर एम. आई. आर. एन. ए. प्रतिक्रिया तत्व (एम. आर. ई.) होते हैं। एम. आर. ई. वे अनुक्रम हैं जिनसे एम. आई. आर. एन. ए. जुड़ते हैं। ये 3 '-यू. टी. आर. के भीतर प्रचलित रूपांकन हैं। 3 '-यू. टी. आर. के भीतर सभी नियामक रूपांकनों के बीच (जैसे. साइलेंसर क्षेत्रों सहित), एम. आर. ई. लगभग आधे रूपांकनों को बनाते हैं। 2014 तक, miRNA अनुक्रमों और एनोटेशन के एक संग्रह, miRBase वेब साइट ने 233 जैविक प्रजातियों में 28,645 प्रविष्टियों को सूचीबद्ध किया। इनमें से 1,881 miRNAs एनोटेटेड ह्यूमन miRNA लोकी में थे। एम. आई. आर. एन. ए. में औसतन लगभग चार सौ लक्षित एम. आर. एन. ए. (कई सौ जीनों की अभिव्यक्ति को प्रभावित करने वाले) होने की भविष्यवाणी की गई थी। फ्रीडमैन एट अल। अनुमान है कि मानव एम. आर. एन. ए. 3 '-यू. टी. आर. के भीतर 45,000 एम. आई. आर. एन. ए. लक्षित स्थल पृष्ठभूमि स्तरों से ऊपर संरक्षित हैं, और> 60 प्रतिशत मानव प्रोटीन-कोडिंग जीन एम. आई. आर. एन. ए. के साथ जोड़ी बनाए रखने के लिए चुनिंदा दबाव में हैं। प्रत्यक्ष प्रयोगों से पता चलता है कि एक एकल miRNA सैकड़ों अद्वितीय mRNA की स्थिरता को कम कर सकता है। अन्य प्रयोगों से पता चलता है कि एक एकल एम. आई. आर. एन. ए. सैकड़ों प्रोटीन के उत्पादन को दबा सकता है, लेकिन यह दमन अक्सर अपेक्षाकृत हल्का (2 गुना से कम) होता है। कैंसर में जीन अभिव्यक्ति के एम. आई. आर. एन. ए. अनियमन के प्रभाव महत्वपूर्ण प्रतीत होते हैं। उदाहरण के लिए, गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल कैंसर में, 2015 के एक पेपर में नौ miRNA की पहचान एपिजेनेटिक रूप से परिवर्तित और डाउन-रेगुलेटिंग DNA रिपेयर एंजाइमों में प्रभावी के रूप में की गई थी। सिज़ोफ्रेनिया, द्विध्रुवी विकार, प्रमुख अवसादग्रस्तता विकार, पार्किंसंस रोग, अल्ज़ाइमर रोग और ऑटिज़्म स्पेक्ट्रम विकार जैसे न्यूरोसाइकियाट्रिक विकारों में भी जीन अभिव्यक्ति के एम. आई. आर. एन. ए. अनियंत्रण के प्रभाव महत्वपूर्ण प्रतीत होते हैं। अनुवाद का विनियमन एम. आर. एन. ए. के अनुवाद को कई तंत्रों द्वारा भी नियंत्रित किया जा सकता है, ज्यादातर दीक्षा के स्तर पर। छोटी राइबोसोमल सबयूनिट की भर्ती को वास्तव में एम. आर. एन. ए. माध्यमिक संरचना, एंटीसेंस आर. एन. ए. बाइंडिंग या प्रोटीन बाइंडिंग द्वारा संशोधित किया जा सकता है। प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स दोनों में, बड़ी संख्या में आरएनए बाइंडिंग प्रोटीन मौजूद होते हैं, जो अक्सर ट्रांसक्रिप्ट की माध्यमिक संरचना द्वारा अपने लक्ष्य अनुक्रम की ओर निर्देशित होते हैं, जो कुछ स्थितियों के आधार पर बदल सकते हैं, जैसे कि तापमान या लिगैंड (एप्टामर) की उपस्थिति। कुछ प्रतिलेख राइबोजाइम के रूप में कार्य करते हैं और उनकी अभिव्यक्ति को स्व-नियंत्रित करते हैं। जीन विनियमन के उदाहरण एंजाइम प्रेरण एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें एक अणु (जैसे, एक दवा) एक एंजाइम की अभिव्यक्ति को प्रेरित करता है (यानी, आरंभ करता है या बढ़ाता है)। फ्रूट फ्लाई ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर में हीट शॉक प्रोटीन का प्रेरण। लाक ऑपरॉन एक दिलचस्प उदाहरण है कि जीन अभिव्यक्ति को कैसे नियंत्रित किया जा सकता है। वायरस, केवल कुछ ही जीन होने के बावजूद, एंटी-टर्मिनेटर (लैम्ब्डा फेज) या स्प्लिसिंग मॉड्यूलेटर (एच. आई. वी.) द्वारा विनियमित कोलिनियर सिस्टम का उपयोग करके, अपनी जीन अभिव्यक्ति को विनियमित करने के लिए तंत्र रखते हैं, आमतौर पर प्रारंभिक और अंतिम चरण में। जी. ए. एल. 4 एक प्रतिलेखन सक्रियक है जो जी. ए. एल. 1, जी. ए. एल. 7 और जी. ए. एल. 10 की अभिव्यक्ति को नियंत्रित करता है (ये सभी खमीर में गैलेक्टोज के चयापचय के लिए कोड हैं)। जी. ए. एल. 4/यू. ए. एस. प्रणाली का उपयोग जीन अभिव्यक्ति का अध्ययन करने के लिए विभिन्न प्रकार के जीवों में किया गया है। विकासात्मक जीवविज्ञान बड़ी संख्या में अध्ययन की गई नियामक प्रणालियाँ विकासात्मक जीवविज्ञान से आती हैं। उदाहरणों में शामिल हैंः हाथ के नेस्टेड एंटेरो-पोस्टीरियर पैटर्न पीढ़ी (अंक-इंटरडिजिट) के साथ हॉक्स जीन क्लस्टर की कोलिनियरिटीः अंग में ध्रुवीकरण गतिविधि के क्षेत्र से सोनिक हेजहोग (स्रावित प्रेरक कारक) का ढाल, जो सक्रिय जी. एल. आई. 3 का एक ढाल बनाता है, जो ग्रेमलिन को सक्रिय करता है, जो अंग में स्रावित बी. एम. पी. को भी रोकता है, जिसके परिणामस्वरूप इस प्रतिक्रिया-प्रसार प्रणाली के परिणामस्वरूप गतिविधि का एक वैकल्पिक पैटर्न बनता है। सोमिटोजेनेसिस एक समान ऊतक (पूर्व-सोमेटिक मेसोडर्म) से खंडों (सोमाइट) का निर्माण है। वे पूर्वकाल से पश्चकाल तक क्रमिक रूप से बनते हैं। यह एम्नियोट्स में संभवतः दो विरोधी प्रवणताओं के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, पूर्वकाल (तरंगमुख) में रेटिनोइक एसिड और पश्चकाल में डब्ल्यू. एन. टी. और एफ. जी. एफ., जो एफ. जी. एफ. + नॉच और एंटीफ़ेज़ में डब्ल्यू. एन. टी. से बने एक दोलन पैटर्न (विभाजन घड़ी) से जुड़ा होता है। एक ड्रोसोफिला के सोमा में लिंग निर्धारण के लिए यौन गुणसूत्र-एन्कोडेड जीन के लिए ऑटोसोमल जीन के अनुपात के संवेदन की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप महिलाओं में लिंगहीन विभाजन कारक का उत्पादन होता है, जिसके परिणामस्वरूप डबलसेक्स की महिला समरूपता होती है। सर्किटरी अप-रेगुलेशन और डाउन-रेगुलेशन अप-रेगुलेशन एक ऐसी प्रक्रिया है जो एक संकेत (कोशिका के आंतरिक या बाहरी उद्भव) द्वारा ट्रिगर की गई कोशिका के भीतर होती है, जिसके परिणामस्वरूप एक या अधिक जीनों की अभिव्यक्ति में वृद्धि होती है और परिणामस्वरूप उन जीनों द्वारा एन्कोड किए गए प्रोटीन होते हैं। इसके विपरीत, डाउन-रेगुलेशन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके परिणामस्वरूप जीन और संबंधित प्रोटीन अभिव्यक्ति में कमी आती है। अप-रेगुलेशन तब होता है, उदाहरण के लिए, जब किसी कोशिका में किसी प्रकार के रिसेप्टर की कमी होती है। इस मामले में, अधिक रिसेप्टर प्रोटीन को संश्लेषित किया जाता है और कोशिका की झिल्ली में ले जाया जाता है और इस प्रकार, कोशिका की संवेदनशीलता को सामान्य स्थिति में वापस लाया जाता है, होम्योस्टेसिस को फिर से स्थापित किया जाता है। डाउन-रेगुलेशन तब होता है, उदाहरण के लिए, जब एक कोशिका को लंबे समय तक न्यूरोट्रांसमीटर, हार्मोन या दवा द्वारा अत्यधिक उत्तेजित किया जाता है, और कोशिका की रक्षा के लिए रिसेप्टर प्रोटीन की अभिव्यक्ति कम हो जाती है (टैकिफाइलैक्सिस भी देखें)। इंड्यूसिबल बनाम रिप्रेसिबल सिस्टम जीन रेगुलेशन को संबंधित सिस्टम की प्रतिक्रिया से संक्षेपित किया जा सकता हैः इंड्यूसिबल सिस्टम-एक इंड्यूसिबल सिस्टम तब तक बंद रहता है जब तक कि कुछ अणु (जिसे इंड्यूसर कहा जाता है) की उपस्थिति न हो जो जीन अभिव्यक्ति की अनुमति देता है। अणु को "अभिव्यक्ति को प्रेरित करने" के लिए कहा जाता है। जिस तरीके से ऐसा होता है वह नियंत्रण तंत्र के साथ-साथ प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक कोशिकाओं के बीच के अंतर पर निर्भर करता है। दमन योग्य प्रणाली-कुछ अणु (जिसे कोरप्रेसर कहा जाता है) की उपस्थिति को छोड़कर एक दमन योग्य प्रणाली चालू होती है जो जीन अभिव्यक्ति को दबा देती है। अणु को "अभिव्यक्ति को दबाने" के लिए कहा जाता है। जिस तरीके से ऐसा होता है वह नियंत्रण तंत्र के साथ-साथ प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक कोशिकाओं के बीच के अंतर पर निर्भर करता है। जी. ए. एल. 4/यू. ए. एस. प्रणाली एक प्रेरक और दमनकारी प्रणाली दोनों का एक उदाहरण है। जी. ए. एल. 1/जी. ए. एल. 7/जी. ए. एल. 10 कैसेट के प्रतिलेखन को सक्रिय करने के लिए जी. ए. एल. 4 एक अपस्ट्रीम सक्रियण अनुक्रम (यू. ए. एस.) को बांधता है। दूसरी ओर, ग्लूकोज की उपस्थिति के लिए एक एम. आई. जी. 1 प्रतिक्रिया जी. ए. एल. 4 को बाधित कर सकती है और इसलिए जी. ए. एल. 1/जी. ए. एल. 7/जी. ए. एल. 10 कैसेट की अभिव्यक्ति को रोक सकती है। सैद्धांतिक परिपथ रिप्रेसर/इंड्यूसरः एक संवेदक के सक्रियण के परिणामस्वरूप एक जीन नकारात्मक प्रतिक्रिया की अभिव्यक्ति में परिवर्तन होता हैः जीन उत्पाद प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से अपने स्वयं के उत्पादन को कम करता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिलेखन के स्तर को निरंतर/आनुपातिक रखा जा सकता है जब एक सकारात्मक प्रतिक्रिया लूप के साथ जोड़ा जाता है जो प्रतिलेखन और अनुवाद के समय की देरी में लाभ उठाकर एक ऑसिलेटर बनाता है, यह देखते हुए कि एमआरएनए और प्रोटीन अर्ध-जीवन कम सकारात्मक प्रतिक्रिया हैः जीन उत्पाद प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से अपने स्वयं के उत्पादन को विनियमित करता है, जिसके परिणामस्वरूप संकेत प्रवर्धन द्विस्तरीय स्विच हो सकता है जब दो जीन एक दूसरे को रोकते हैं और दोनों में सकारात्मक प्रतिक्रिया पीढ़ी अध्ययन विधियां होती हैं। हालाँकि, ये इस बारे में जानकारी नहीं देते हैं कि विनियमन कहाँ हुआ है और परस्पर विरोधी नियामक प्रक्रियाओं को छिपा सकते हैं (प्रतिलेखन के बाद के विनियमन देखें), लेकिन यह अभी भी सबसे अधिक विश्लेषण किया जाता है (मात्रात्मक पीसीआर और डीएनए माइक्रोएरे)। जीन अभिव्यक्ति का अध्ययन करते समय, विभिन्न चरणों को देखने के लिए कई तरीके हैं। यूकेरियोट्स में ये शामिल हैंः आर. एन. ए. पोलीमरेज़ II, हिस्टोन 3 संशोधन, ट्रिथोरैक्स-समूह प्रोटीन, पॉलीकोम्ब-समूह प्रोटीन, या किसी अन्य डी. एन. ए.-बाध्यकारी तत्व को नीचे खींचकर क्षेत्र के स्थानीय क्रोमैटिन वातावरण को चीप-चिप विश्लेषण द्वारा निर्धारित किया जा सकता है जिसमें एक अच्छा एंटीबॉडी उपलब्ध है। कृत्रिम आनुवंशिक सरणी विश्लेषण द्वारा महामारी संबंधी अंतःक्रियाओं की जांच की जा सकती है क्योंकि प्रतिलेखन के बाद के विनियमन, प्रतिलेखन दर और कुल आर. एन. ए. स्तर काफी भिन्न होते हैं। प्रतिलेखन दर को मापने के लिए परमाणु रन-ऑन परख किया जा सकता है और रेडियोधर्मिता के बजाय थियोल लेबलिंग का उपयोग करके नए उच्च-थ्रूपुट तरीके विकसित किए जा रहे हैं। नाभिक से बाहर निकलने वाले आर. एन. ए. का केवल 5 प्रतिशत बहुलककृत होता है, और न केवल इंट्रॉन, अप्रभावी उत्पाद और गैर-ज्ञान प्रतिलेख अवक्रमित होते हैं। इसलिए, नाभिकीय और कोशिकीय स्तरों में अंतर को दोनों अंशों को कोमल लिसिस द्वारा अलग करके देखा जा सकता है। वैकल्पिक स्प्लिसिंग का विश्लेषण एक स्प्लिसिंग सरणी या एक टाइलिंग सरणी के साथ किया जा सकता है (डीएनए माइक्रोएरे देखें)। विवो आर. एन. ए. में सभी आर. एन. पी. के रूप में जटिल हैं। आर. आई. पी.-चिप द्वारा विशिष्ट प्रोटीन से जुड़ी प्रतिलेखों की मात्रा का भी विश्लेषण किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, डी. सी. पी. 2 सीक्वेस्टर्ड प्रोटीन का संकेत देगा; राइबोसोम-बाउंड ट्रांसक्रिप्शन में सक्रिय प्रतिलेखों का संकेत देता है (हालांकि एक अधिक दिनांकित विधि, जिसे पॉलीसोम फ्रैक्शनशन कहा जाता है, अभी भी कुछ प्रयोगशालाओं में लोकप्रिय है) प्रोटीन के स्तर का विश्लेषण मास स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा किया जा सकता है, जिसकी तुलना केवल मात्रात्मक पी. सी. आर. डेटा से की जा सकती है, क्योंकि माइक्रोएरे डेटा सापेक्ष है और निरपेक्ष नहीं है। आर. एन. ए. और प्रोटीन क्षरण दर को क्रमशः प्रतिलेखन अवरोधकों (एक्टिनोमाइसिन डी या α-अमनिटिन) या अनुवाद अवरोधकों (साइक्लोहेक्सिमाइड) के माध्यम से मापा जाता है। कृत्रिम प्रतिलेखन कारक (छोटे अणु जो प्रतिलेखन कारक प्रोटीन की नकल करते हैं) कोशिकीय मॉडल संरक्षित गैर-कोडिंग डीएनए अनुक्रम वर्धक (आनुवंशिकी) जीन संरचना स्थानिक जीन अभिव्यक्ति टिप्पणियाँ और संदर्भ ग्रंथ सूची बाहरी लिंक पादप प्रतिलेखन कारक डेटाबेस और पादप प्रतिलेखन विनियमन डेटा और विश्लेषण प्लेटफॉर्म चिपबेस गैर-कोडिंग आरएनए और प्रोटीन-कोडिंग जीन के प्रतिलेखन नियामक नेटवर्क को चीप-सेक डेटा से डिकोड करने के लिए एक खुला डेटाबेस। जीन अभिव्यक्ति डी. एन. ए. आर. एन. ए. अनुवाद-पश्चात संशोधन विकासात्मक विकासात्मक जीव विज्ञान