基因表達的調控

轉錄調控

可分為三種主要途徑：1）遺傳調控（轉錄因子與靶標基因的直接相互作用）；2）調控轉錄因子與轉錄機制相互作用，3）表觀遺傳調控（影響轉錄的DNA結構的非序列變化）。

通過轉錄因子直接調控靶標DNA表達是最簡單和最直接的轉錄調控改變轉錄水平的方法。基因的編碼區周圍通常都具有幾個蛋白質結合位點，具有調節轉錄的特定功能。常見的調控蛋白質與DNA結合的位點有增強子、絕緣子和沉默子。調節轉錄的機制非常多樣，可以阻斷DNA上與RNA聚合酶結合的關鍵位點，也可以充當激活劑輔助RNA聚合酶結合來促進轉錄。

轉錄因子的活性進一步受到細胞內信號的調節，引起蛋白質翻譯后修飾，包括磷酸化\乙酰化或糖基化。這些變化影響轉錄因子直接或間接轉錄因子與啟動子DNA的 結合、RNA聚合酶的募集以及新合成RNA分子的延伸。

真核生物中的核膜通過允許這些轉錄因子在細胞核中存在的持續時間來進一步調控轉錄環境刺激或內分泌信號可能導致調節蛋白的修飾，引發細胞內信號的級聯，導致基因表達的調節。

表觀遺傳對轉錄具有顯著影響。一般來說，表觀遺傳會改變DNA與蛋白質的結合，從而影響轉錄。

DNA甲基化是表觀遺傳對基因表達影響的廣泛機制，并且在細菌和真核生物中可見，在可遺傳的轉錄沉默和轉錄調節中起作用。在真核生物中，由組蛋白密碼控制的染色質結構影響DNA的獲取，對常染色質和異染色質區域中的基因表達具有顯著影響。

轉錄后調控

真核生物的RNA被翻譯之前需要通過核孔輸出，因此核輸出對基因表達有著顯著影響。所有進出細胞核的mRNA的運輸都是通過核孔進行的，受到各種輸入蛋白和輸出蛋白的控制。

攜帶遺傳密碼的mRNA需要存活足夠長的時間才能被翻譯，因為mRNA在翻譯之前必須經過很長距離的運輸。在典型的細胞中，RNA分子僅在特異性保護的條件下才是穩定的，不被RNA酶降解。 RNA降解對真核細胞基因表達調控特別重要。在真核生物中，RNA通過某些轉錄后修飾，特別是5端戴帽和3端多腺苷酸化而獲得穩定。

翻譯調控

翻譯調控的效果不如轉錄調控或調控mRNA的穩定性，但也偶爾得到使用。抑制蛋白質翻譯是毒素和抗生素的主要作用目標，因此它們可以通過超越其正常的基因表達控制來殺死細胞。蛋白質合成抑制劑包括抗生素新霉素和毒素蓖麻毒素。

翻譯后調控

翻譯后修飾（PTM）是對蛋白質的共價修飾。像RNA剪接一樣，它們有助于使蛋白質組更加豐富多樣。這些修飾通常由酶催化。此外，諸如氨基酸側鏈殘基的共價添加這樣的修飾過程通常可以被其它酶逆轉。但蛋白水解酶對蛋白質骨架的水解切割是不可逆轉的 。PTM在細胞中發揮著許多重要作用。例如，磷酸化主要涉及激活和失活蛋白質以及信號傳導途徑 。PTM參與轉錄調控，因為乙酰化和甲基化的一個重要功能是組蛋白尾部修飾，它改變了DNA的可轉錄性。