11.1 : Cell Specific Gene Expression

تحتوي الكائنات متعددة الخلايا على مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا المتميزة من الناحية الهيكلية والوظيفية، ولكن نشأ الحمض النووي DNA في جميع الخلايا من نفس الخلايا الأم. ويمكن أن تُعزى الاختلافات في الخلايا إلى التعبير الجيني التفاضلي. خلايا الكبد، التي تؤدي وظائفها بما في ذلك إزالة السموم من الدم، وإنتاج الصفراء لاستقلاب الدهون، وتخليق البروتينات الضرورية لعملية التمثيل الغذائي، يجب أن تعبر عن مجموعة محددة من الجينات لأداء وظائفها. يختلف التعبير الجيني أيضاً مع مراحل التطور. قبل التمايز إلى خلايا الكبد، تعبر الخلايا عن الجينات المشاركة في دورة الخلية، وتكاثر الحمض النووي DNA، والتكاثر. في وقت لاحق من التطور، يتم التعبير عن الجينات المشاركة في التمايز الظهاري وتخثر الدم بشكل كبير. بمجرد أن تتمايز الخلايا إلى خلايا كبدية، يزداد التعبير عن الجينات المشاركة في وظائف الكبد المحددة، مثل كما يشارك في التمثيل الغذائي للدهون وتنظيم الكوليسترول.

يمكن تنظيم التعبير الجيني في العديد من النقاط بما في ذلك النسخ والترجمة ومعالجة RNA والنقل والتعديلات اللاحقة للترجمة. الطرق الشائعة لتنظيم التعبير هي العوامل التي ترتبط مباشرة بالحمض النووي DNA لتنظيم نسخ جين معين. يمكن تنظيم التعبير الجيني في الكبد من خلال عوامل النسخ C/EBP & #945؛ و C/EBP & #946؛ والعامل النووي لخلايا الكبد -1، من بين أمور أخرى. يمكن أن يحدث التنظيم قبل النسخ عن طريق تغيير الهستونات الموجودة في الكروماتين. تؤدي هذه التعديلات إما إلى تخفيف أو تشديد بنية الحمض النووي، وبالتالي المنع أو السماح لمنظمي النسخ على التوالي بالوصول إلى الحمض النووي DNA.   ؛ أنواع الخلايا المختلفة لها تعديلات تساهمية ومتغيرات هيستون مختلفة، مما يؤدي إلى تباين في إمكانية الوصول إلى الجينات.

تخضع الخلايا للتغيرات البيئية وتعبِّر عن جينات مختلفة استجابة لهذه المحفزات خارج الخلية. يعتبر الجلوكوز مصدراً مهماً للطاقة، ومع تذبذب تركيزه في مجرى الدم ، يجب أن يستجيب الكائن الحي بالتغيرات المناسبة في التعبير الجيني والبروتيني. عندما تنخفض مستويات الجلوكوز في الدم، يفرز البنكرياس هرمون الجلوكاجون. يشير هذا الهرمون إلى الكبد لبدء إنتاج فوسفوينول بيروفات كاربوكسيكيناز (PEPCK)، وهو بروتين مطلوب لإنتاج الجلوكوز من السلائف غير الكربوهيدراتية. يحث الجلوكاجون على نسخ هذا الجين عن طريق تحفيز عوامل النسخ بشكل غير مباشر  ؛ C/EBP & #945؛ و C/EBP β؛ للالتزام بمحفّز PEPCK. عندما تكون مستويات الجلوكوز في الدم مرتفعة، يفرز البنكرياس هرمون الأنسولين. يحتوي جين PEPCK على تسلسل مستجيب للأنسولين يمنع نسخه.