يُمكِّن تنظيم التعبير الجيني جسم الإنسان من الاستجابة للتغيرات في تركيز المغذيات، وأثناء زيادة توافر عنصر غذائي معين، ولا يوجد هناك حاجة للتعبير عن ترميز الجينات للإنزيمات المشاركة في عملية التمثيل الغذائي لتلك المغذيات، ويتم أيضا تنظيم التعبير الجيني بشكل كبير عن طريق الهرمونات التي تستجيب لتركيز العناصر الغذائية في الدم، ويلعب التعبير الانتقائي لجينات معينة دورًا رئيسيًا في تنظيم التمثيل الغذائي للكربوهيدرات.
ما هو تنظيم التعبير الجيني
يعد تنظيم التعبير الجيني خطوة ضرورية في هندسة التمثيل الغذائي، وبعد تصميم وتجميع مسارات التخليق الحيوي للمنتجات المستهدفة، فإن تحسين ملف تعريف التعبير الجيني يساعد على تحقيق إنتاج أعلى، ولكي تعمل الخلية بكفاءة، يجب تصنيع البروتين الضروري في الوقت والمعدل المناسبين.
وأيضا ضمن مسار التخليق الحيوي، يجب أن تكون أنشطة إنزيمات المسار متوازنة لتجنب تراكم المواد الوسيطة، وخاصة السامة منها، وعلى مستوى الخلية الكاملة، يجب توجيه غالبية التدفق الأيضي إلى الإنتاج بدلاً من نمو الخلايا أو صيانتها.
على ماذا يعتمد تنظيم التعبير الجيني
لا يعتمد تنظيم التعبير الجيني على وجود عوامل النسخ التي ترتبط بمجالات محفز معينة فحسب، بل يعتمد أيضًا على توفر الكروماتين لعوامل النسخ، ويتم تنظيم ديناميكية الكروماتين من خلال إنزيمات معدلة للنيوكليوسوم والتي تحفز التعديلات التساهمية للهيستون والحمض النووي.
بالإضافة إلى مجمعات إعادة تشكيل الكروماتين التي تعيد تشكيل الهيستون (octamers) وتفاعلات الحمض النووي، وتعتبر مجمعات التبديل/السكروز غير القابلة للتخمير (SWI/SNF) عوامل إعادة تشكيل الكروماتين المحفوظة بين الخميرة والثدييات والنباتات، وإعادة تشكيل مجمعات (SWI/SNF) يتم تجنيدها للمروجين وتنظيم إمكانية الوصول إلى مواقع الربط لعوامل النسخ.
التحكم الترجمي
على عكس آليات تنظيم التعبير الجيني الذي يعمل على مستوى النسخ، فإن التحكم الترجمي يسمح للخلية بتغيير مستويات البروتينات المعبر عنها بسرعة أكبر، وبالتالي يمكن استخدام ترجمة البروتين المعدلة للإجابة بسرعة على محفزات الإجهاد البيئي المحتملة، أو للتحكم في توزيع البروتينات مكانيًا وزمنيًا لإعادة تشكيل البروتين بسرعة.
وعلاوة على ذلك، يكتسب تنظيم الترجمة دورًا محوريًا في التطور الجنيني، حيث يكون نسخ الجينات غير نشط في الغالب، وفي عمليات التطوير والتمايز الأخرى مثل تكاثر الخلايا الجذعية.
يمكن القول بأن المحتوى الجيني لكل خلية جسدية في الكائن الحي هو نفسه، ولكن لا يتم التعبير عن جميع الجينات في كل خلية.
