كيف يتم تنظيم التعبير الجيني؟
تعكس كميات وأنواع جزيئات الرنا المرسال في الخلية وظيفة تلك الخلية، وفي الواقع يتم إنتاج آلاف النصوص كل ثانية في كل خلية، إذ بالنظر إلى هذه الإحصائية فليس من المستغرب أن تكون نقطة التحكم الأساسية للتعبير الجيني عادة في بداية عملية إنتاج البروتين – بدء النسخ، حيث يجعل نسخ الحمض النووي الريبي نقطة تحكم فعالة؛ لأنه يمكن صنع العديد من البروتينات من جزيء واحد من الرنا المرسال.
توفر معالجة النسخ مستوى إضافيًا من التنظيم لحقيقيات النوى، كما أن وجود نواة يجعل ذلك ممكنًا، أما في بدائيات النوى تبدأ ترجمة النص قبل اكتمال النص نظرًا لقرب الريبوسومات من جزيئات الرنا المرسال الجديدة، ومع ذلك في حقيقيات النوى يتم تعديل النصوص في النواة قبل تصديرها إلى السيتوبلازم للترجمة.
تعتبر نسخ حقيقيات النوى أيضًا أكثر تعقيدًا من نسخ بدائية النواة على سبيل المثال، تحتوي النسخ الأولية التي تم تصنيعها بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي على متواليات لن تكون جزءًا من الحمض النووي الريبي الناضج، وتسمى هذه التسلسلات المتداخلة إنترونات، وتتم إزالتها قبل أن يغادر الرنا المرسال الناضج النواة، كما تسمى المناطق المتبقية من النسخة والتي تشمل مناطق ترميز البروتين (exons) ويتم تقطيعها معًا لإنتاج (mRNA) الناضج، ويتم أيضًا تعديل نسخ حقيقيات النوى في نهاياتها مما يؤثر على استقرارها وترجمتها.
بالطبع هناك العديد من الحالات التي يجب أن تستجيب فيها الخلايا بسرعة للظروف البيئية المتغيرة، وفي هذه الحالات قد تأتي نقطة التحكم التنظيمية بعد النسخ بشكل جيد، على سبيل المثال يعتمد التطور المبكر في معظم الحيوانات على التحكم الترجمي لأن القليل جدًا من النسخ يحدث أثناء الانقسامات الخلوية القليلة الأولى بعد الإخصاب، لذلك يحتوي البيض على العديد من نسخ (mRNA) التي نشأت من الأم كاحتياطي جاهز للترجمة بعد الإخصاب.
على الجانب التدريجي للتوازن يمكن للخلايا أن تعدل بسرعة مستويات البروتين الخاصة بها من خلال الانهيار الأنزيمي لنصوص الحمض النووي الريبي وجزيئات البروتين الموجودة، إذ أن كل من هذه الإجراءات تؤدي إلى انخفاض كميات بعض البروتينات، وفي كثير من الأحيان يرتبط هذا التقسيم بأحداث معينة في الخلية.
تقدم دورة الخلية حقيقية النواة مثالًا جيدًا على كيفية ارتباط انهيار البروتين بالأحداث الخلوية، حيث تنقسم هذه الدورة إلى عدة مراحل تتميز كل منها ببروتينات السيكلين المتميزة التي تعمل كمنظمين رئيسيين لتلك المرحلة، وقبل أن تتمكن الخلية من التقدم من مرحلة واحدة من دورة الخلية إلى المرحلة التالية يجب أن تتحلل من (cyclin)، الذي يميز تلك المرحلة المعينة من الدورة، والفشل في تحطيم (cyclin) يوقف الدورة من الاستمرار.