تنظیم بیان ژن

تنظیم بیان ژن به ساز و کارهایی گفته می شود که توسط سلول ها برای افزایش یا کاهش یک محصول خاص ژن ( پروتئین یا آران ای ) انجام می گیرد و به صورت غیررسمی به آن تنظیم ژن گفته می شود. هر گامی از بیان ژن از شروع تفسیر تا پردازش آران ای و اصلاح پروتئین حاصل از ترجمهٔ آران ای می تواند تنظیم شود. اغلب در یک شبکهٔ تنظیم ژن، تنظیم‎کنندهٔ ژن های مختلف همدیگر را کنترل می کند.
تنظیم ژن کاری حیاتی در ویروسها، پروکریوتها و یوکریوتها است چون به سلول ها اجازه می دهد پروتئین های مورد نیاز را در زمان نیاز و به مقدار نیاز تولید کنند و بنابراین به این موجودات قابلیت انعطاف پذیری و تطابق پذیری با شرایط مختلف محیط را می دهد. گرچه در سال ۱۹۵۱، باربارا مک کلینتاک تعامل بین دو ناحیهٔ ژنتیکی، فعال کننده و جداکننده، را در تشکیل رنگ دانه های ذرت نشان داد، اکثریت کشف سیستم تنظیم ژن را شناسایی ورزهٔ لاک توسط ژاک مونو می دانند، که در آن بعضی آنزیم های مشارکت کننده در سوخت و ساز لاکتوز در ای. کولای فقط در حضور لاکتوز و نبودن گلوکوز بیان می شوند.
در موجودات چند سلولی، تنظیم ژن موجب دگرگونی یاخته و ریخت زایی در جنین می شود که در نهایت موجب به وجود آمدن نوع سلول های مختلف در این موجودات می شود که نمایهٔ بیان ژن متفاوتی از یک ژنوم یکسان دارند. این بیانگر نحوهٔ رخ دادن تکامل در سطح مولکولی و اساس توسعهٔ تکاملی در زیست شناسی است[ ۱] .
یک سلول در مراحل مختلفی می تواند پروتئین های تولیدی خود را کنترل کند:[ ۲]
• کنترل زمان و مقدار تفسیر ژن در مرحلهٔ تفسیر
• کنترل نحوهٔ پیرایش آران ای و پردازش آن
• انتخاب این که کدام آران ای های پیام رسان از هسته خارج شوند
• از بین بردن بعضی آران ای های خاص
• انتخاب این که کدام آران ای های پیام رسان توسط ریبوزوم ترجمه شوند
• فعال کردن یا غیرفعال کردن پروتئین ها پس از ترجمه
متیل دار کردن دی ان ای یک فرایند شیمیایی برای خاموش کردن ژن است که حتی در تقسیم سلولی توسط سلول مادر به دختر منتقل می شود و یکی از راه های حفظ نمایهٔ بیان ژن سلول مادر در سلول دختر است. [ ۲] دی ان ای به طور معمول توسط آنزیم های متیل ترانسفراز روی نوکلئوتید سیتوزین در قسمت دو نوکلئوتیدی سی. جی. ( که در صورت تراکم بالای آن در قسمتی از رشتهٔ دی ان ای به آن قسمت جزیرهٔ سی. جی. هم گفته می شود ) متیل دار می شود. تحلیل الگوی متیل دار شدن در یک ناحیهٔ داده شدهٔ دی ان ای ( که می تواند یک راه انداز باشد ) توسط روشی به نام نگاشت بی سولفات انجام می شود. در این روش پس ماندهای سیتوزین متیل دارشده در پالایش بی سولفات تغییری نمی کند در صورتی که سیتوزین بدون متیل به اوراسیل تبدیل می شود. این تفاوت ها توسط روش های توالی یابی دی ان ای یا روش های کمی کنندهٔ میزان دگردیسی نقطه ای دی ان ای مثل توالی یابی پیروفسفاتی و آرایهٔ متراکم سنجیده می شود. الگوهای متیل دار شدن غیرعادی مظنون به مشارکت در ایحاد سلول های سرطانی هستند[ ۳] .