氨基酸通过复杂的生物化学世界中的各种机制在基因表达调节中发挥着至关重要的作用。
氨基酸与基因表达的关系
氨基酸是蛋白质的组成部分，蛋白质对于基因表达的调节至关重要。当细胞需要表达特定基因时，它必须首先将DNA序列转录成信使RNA（mRNA）分子。这个过程称为转录，涉及起始、延伸和终止阶段，每个步骤都由特定的蛋白质调节，而这些蛋白质又由氨基酸组成。
转录后，mRNA 分子将遗传信息携带到核糖体，在那里发生翻译过程。在翻译过程中，mRNA 被解码产生特定的氨基酸序列，然后折叠成功能性蛋白质。这些蛋白质可以直接调节基因表达，充当转录因子，或参与最终影响基因表达的各种信号传导途径。
氨基酸在转录中的调节作用
氨基酸可以通过充当转录因子的辅助因子来直接影响基因表达，转录因子是与特定 DNA 序列结合以激活或抑制基因转录的蛋白质。例如，某些氨基酸，例如精氨酸和赖氨酸，可以进行翻译后修饰以执行不同的调节功能。乙酰化和甲基化等修饰可以改变转录因子的活性和特异性，从而调节基因表达。
此外，已知特定氨基酸（例如脯氨酸和甘氨酸）会影响转录因子 DNA 结合域的结构和功能。通过影响这些调节蛋白的构象，这些氨基酸在基因表达的调节中发挥着关键作用。
氨基酸对蛋白质合成的影响
各种氨基酸的可用性可以显着影响蛋白质合成速率，从而影响特定蛋白质的水平，进而影响基因表达。细胞通过复杂的信号传导途径（例如 mTOR 途径）感知氨基酸的可用性，该途径调节翻译机制（包括核糖体和起始因子）的活性，以协调蛋白质合成与细胞环境。
此外，某些氨基酸，称为