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In genetics, a regulator gene, regulator, or regulatory gene is a gene involved in controlling the expression of one or more other genes. Regulatory sequences, which encode regulatory genes, are often at the five prime end (5') to the start site of transcription of the gene they regulate. In addition, these sequences can also be found at the three prime end (3') to the transcription start site. In both cases, whether the regulatory sequence occurs before (5') or after (3') the gene it regulates, the sequence is often many kilobases away from the transcription start site. A regulator gene may encode a protein, or it may work at the level of RNA, as in the case of genes encoding microRNAs. An example of a regulator gene is a gene that codes for a repressor protein that inhibits the activity of an operator (a gene which binds repressor proteins thus inhibiting the translation of RNA to protein via RNA polymerase).[1]
In prokaryotes, regulator genes often code for repressor proteins. Repressor proteins bind to operators or promoters, preventing RNA polymerase from transcribing RNA. They are usually constantly expressed so the cell always has a supply of repressor molecules on hand.[2]Inducers cause repressor proteins to change shape or otherwise become unable to bind DNA, allowing RNA polymerase to continue transcription. Regulator genes can be located within an operon, adjacent to it, or far away from it.[3]
Other regulatory genes code for activator proteins. An activator binds to a site on the DNA molecule and causes an increase in transcription of a nearby gene. In prokaryotes, a well-known activator protein is the catabolite activator protein (CAP), involved in positive control of the lac operon.
In the regulation of gene expression, studied in evolutionary developmental biology (evo-devo), both activators and repressors play important roles.[4]
調節遺伝子は、細胞を取り巻く環境条件に基づいて、正の調節因子または負の調節因子として記述することもできます。正の調節因子は、RNAポリメラーゼがプロモーター領域に結合することを可能にする調節要素であり、それによって転写が起こります。lacオペロンに関して言えば、正の調節因子は、lac遺伝子の転写開始部位の近くに結合する必要があるCRP-cAMP複合体です。この正の調節因子の結合により、RNAポリメラーゼはlac遺伝子配列のプロモーターに正常に結合することができ、 lac遺伝子（lac Z、lac Y、lac A）の転写が進みます。負の調節因子は、RNAポリメラーゼがプロモーター領域に結合するのを阻害し、それによって転写を抑制する調節要素です。lacオペロンに関して言えば、負の調節因子は、RNAポリメラーゼが通常結合するのと同じ部位のプロモーターに結合するlacリプレッサーです。lacリプレッサーがRNAポリメラーゼの結合部位に結合すると、lac遺伝子の転写が阻害されます。誘導物質がlacリプレッサーに結合した場合にのみ、結合部位がRNAポリメラーゼがlac遺伝子の転写を行うために解放される。[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
プロモーターは遺伝子の先頭に位置し、転写機構が集合して遺伝子の転写が始まる場所として機能します。 エンハンサーは特定の場所、時間、レベルでプロモーターをオンにし、「プロモーターのプロモーター」と簡単に定義できます。サイレンサーは特定の時点と場所で遺伝子発現をオフにすると考えられています。インスレーター（境界要素とも呼ばれる）は、ある遺伝子の調節要素が隣接する遺伝子に影響を与えないようにするシス調節境界を作成するDNA配列です。一般的な定説では、これらの調節要素は、特定のDNA配列に結合してmRNA転写を制御するタンパク質である転写因子の結合によって活性化されます 。1つの調節要素を活性化するために、複数の転写因子が結合する必要がある場合があります。さらに、転写補因子と呼ばれる他のいくつかのタンパク質が転写因子自体に結合して転写を制御します。[ 8 ] [ 9 ]
負の調節因子は転写や翻訳を阻害する働きをする。cFLIPなどの例は細胞死のメカニズムを抑制し、癌などの病理学的障害を引き起こし、薬剤耐性に重要な役割を果たしている。このような因子を回避することは、癌治療における課題である。[ 10 ] 癌における細胞死の負の調節因子には、 cFLIP、Bcl2ファミリー、Survivin、HSP、IAP、NF-κB、Akt、mTOR、FADDなどがある。[ 10 ]
調節遺伝子を検出する技術はいくつかありますが、その中でも特に頻繁に使用される技術がいくつかあります。そのうちの1つがChIP-chipです。ChIP -chipは、2成分系応答調節因子の転写因子のゲノム結合部位を決定するために使用されるin vivo技術です。in vitroマイクロアレイベースアッセイ（DAP-chip）は、2成分シグナル伝達系の遺伝子標的と機能を決定するために使用できます。このアッセイは、応答調節因子がアセチルリン酸などの低分子ドナーを使用してin vitroでリン酸化され活性化されるという事実を利用しています。[ 11 ] [ 12 ]
系統発生フットプリンティングは、多重配列アライメントを利用して、調節エレメントなどの保存配列の位置を決定する技術です。系統発生フットプリンティングでは、多重配列アライメントに加えて、保存配列と非保存配列の統計的割合も必要です。多重配列アライメントと統計的割合によって提供される情報を使用して、関心のあるオルソロガス領域で最もよく保存されているモチーフを特定できます。[ 13 ] [ 14 ]
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