Pada organisme prokariotik, aktifitas gen terutama dikendalikan pada tahapan transkripsi, dengan beragam pola pengendaliannya, yaitu: (1) Pengendalian Aktifitas Gen pada Tahapan Inisiasi Transkripsi: interaksi promotor-RNA polymerase; (2) Operon; (3) Pengendalian Aktifitas Gen melalui Struktur RNA: Terminasi dan Antiterminasi; (4) Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme eukariotik, karena DNAnya dipackage bersama-sama oleh protein histon sebagai nukleosom, posisi DNA terhadap nukleosom merupakan target penting pengendalian ekspresi gen.
Pengendalian Gen
Dalam proses transkripsi, salah satu pilin dari pilin ganda DNA yang mengandung satuan transkripsi disalin kedalam urutan spesifik RNA. “Disalin” disini berati bahwa gen yang berada dalam urutan asam nukleat DNA disalin ke dalam urutan basa nukleat RNA. Pilinan DNA yang menjadi sumber penyalinan dinamakan “cetakan” (template) sedangkan pilinan komplementernya, yang karena merupakan representasi urutan RNA yang dihasilkan dari proses menyalin, disebut “rantai pengkode” (coding strand) (Lihat Ilustrasi).
Sintesis RNA dipercepat reaksinya oleh enzim RNA polymerase. Transkripsi dimulai ketika enzim tersebut berinteraksi dengan suatu daerah khusus berlokasi di pangkal suatu gen. Daerah khusus ini disebut promotor. Promotor melingkupi (surrounds) pasangan basa pertama yang akan disalin ke dalam urutan RNA, dan oleh karenanya disebut titik pengawalan (startingpoint). Dari titik ini, enzim RNA polymerase bergerak sepanjang rantai cetakan, mensintesis RNA, sampai mencapai suatu urutan pengakhiran (terminator). Mulai dari titik pengawalan transkripsi sampai pada pengakhiran adalah satuan transkripsi. Dari sekali proses penyalinan informasi dari titik pengawalan ke titik pengakhiran dihasilkan satu molekul tunggal RNA, yang dapat mengandung satu atau lebih gen.
Urutan DNA sebelum satuan transkripsi disebut daerah hulu (upstream), sedangkan daerah setelah titik pengawalan disebut daerah hilir (downstream). Arah transkripsi bergerak dari daerah hulu ke daerah hilir searah dengan biosintesis RNA dari ujung 5’ ke ujung 3’. Pasangan basa pengawalan transkrispi ke arah hilir biasanya ditandai dengan bilangan + dan diawali dengan +1 dari titik pengawalan. Sebaliknya pasasangan basa sebelum titik berangkat ditandai dengan bilangan negatif dan dimulai dengan -1 dan menjadi semakin negatif kearah hulu.
Hasil pertama dari proses penyalinan satuan transkripsi adalah transkrip primer. Transkrip ini memiliki ujung 5’ dan ujung 3’ dan bersifat sangat tidak mantap, sehingga sulit dikarakterisasi secara in vivo. Pada prokariotik, molekul ini dengan cepat dihancurkan (mRNA) atau dipotong menjadi molekul yang matang (rRNA dan tRNA). Pada eukariotik, transkrip primer dimodifikasi di kedua ujungnya (mRNA) dan/atau dipotong menghasilkan molekul yang matang untuk semua tipe RNA (mRNA, rRNA, dan tRNA).
Transkripsi secara ekslusif dikerjakan oleh RNA polimerase, namun demikian gen ditranskripsi bukan tanpa diskriminasi oleh enzim tersebut. Protein-protein lain, yang disebut faktor transkripsi, bertindak mengatur transkripsi. Mereka menentukan apakah suatu gen siap ditranskripsi atau tidak.
Transkripsi merupakan tahapan utama suatu gen dikendalikan. Tahap pengawalan merupakan titik kritis bahkan untuk beberapa gen merupakan satu-satunya titik pengendalian apakah suatu gen akan ditranskripsi atau tidak. Namun karena tahapan transkripsi itu sendiri terdiri dari beberapa tahapan, sejumlah tahapan itu dapat menjadi titik-titik pengendalian transkripsi.
