ในชีวเคมีในบริบททางชีววิทยาของการควบคุมการแสดงออกของยีนและการผลิตผลิตภัณฑ์ของยีนในสิ่งมี ชีวิต การควบคุมแบบดาวน์เรกูเลชันคือกระบวนการที่เซลล์ลดการผลิตและปริมาณของส่วนประกอบของเซลล์เช่นRNAและโปรตีนเพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก กระบวนการเสริมที่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มปริมาณของส่วนประกอบของเซลล์เรียกว่าการควบคุมแบบอัพเรกูเลชัน^{[ 1 ]}

ตัวอย่างของการลดระดับการแสดงออก (downregulation) คือการลดลงของการแสดงออกของตัวรับ เฉพาะในระดับเซลล์ เพื่อตอบสนองต่อการกระตุ้นที่เพิ่มขึ้นโดยโมเลกุล เช่นฮอร์โมนหรือสารสื่อประสาทซึ่งจะลดความไวของเซลล์ต่อโมเลกุลนั้น นี่เป็นตัวอย่างของกลไกการทำงานเฉพาะที่ ( การป้อนกลับเชิงลบ )

ตัวอย่างหนึ่งของการเพิ่มการทำงานของเอนไซม์ คือ การตอบสนองของเซลล์ตับ เมื่อสัมผัสกับ สารแปลกปลอม เช่น ไดออกซินในสถานการณ์นี้ เซลล์จะเพิ่มการผลิตเอนไซม์ไซโตโครม P450ซึ่งจะช่วยเพิ่มการย่อยสลายโมเลกุลไดออกซินเหล่านั้น

การลดลงหรือเพิ่มขึ้นของการแสดงออกของ RNA หรือโปรตีน อาจเกิดขึ้นได้จาก การเปลี่ยนแปลง ทางอีพีเจเนติกส์การเปลี่ยนแปลงทางอีพีเจเนติกส์ดังกล่าวอาจทำให้การแสดงออกของ RNA หรือโปรตีนไม่ตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอกอีกต่อไป ซึ่งเกิดขึ้นตัวอย่างเช่น ในระหว่างการติดยาเสพติดหรือการลุกลามไปสู่โรคมะเร็ง

เซลล์สิ่งมีชีวิตทุกเซลล์มีความสามารถในการรับและประมวลผลสัญญาณที่มาจากภายนอกเยื่อหุ้มเซลล์ โดยอาศัยโปรตีนที่เรียกว่าตัวรับซึ่งมักจะอยู่บนพื้นผิวเซลล์ฝังอยู่ในเยื่อหุ้มพลาสมา เมื่อสัญญาณเหล่านั้นมีปฏิสัมพันธ์กับตัวรับ สัญญาณเหล่านั้นจะสั่งการให้เซลล์ทำบางสิ่งบางอย่าง เช่น การแบ่งตัว การตาย การสร้างสาร หรือการเข้าและออกจากเซลล์ ความสามารถของเซลล์ในการตอบสนองต่อสารเคมีขึ้นอยู่กับการมีตัวรับที่ปรับให้เข้ากับสารนั้น ยิ่งเซลล์มีตัวรับที่ปรับให้เข้ากับสารนั้นมากเท่าไร เซลล์ก็จะยิ่งตอบสนองต่อสารนั้นมากขึ้นเท่านั้น

ตัวรับสัญญาณถูกสร้างขึ้นหรือแสดงออกตามคำสั่งในดีเอ็นเอของเซลล์ และสามารถเพิ่มจำนวนหรือเพิ่มระดับการแสดงออกได้เมื่อสัญญาณอ่อน หรือลดจำนวนหรือลดระดับการแสดงออกเมื่อสัญญาณแรง ระดับของตัวรับสัญญาณยังสามารถเพิ่มหรือลดระดับได้โดยการปรับระบบที่ย่อยสลายตัวรับสัญญาณเมื่อเซลล์ไม่ต้องการใช้งานอีกต่อไป

การลดจำนวนตัวรับ (Downregulation of receptors) อาจเกิดขึ้นได้เมื่อตัวรับสัมผัสกับสารกระตุ้น (ligand) ในปริมาณมากเกินไปเป็นเวลานาน ไม่ว่าจะเป็นจาก สารสื่อกลาง ภายในร่างกายหรือจาก ยา ภายนอกซึ่งส่งผลให้เกิด ภาวะดื้อต่อ สารกระตุ้นหรือการนำสารกระตุ้นเข้าสู่ภายในเซลล์ (internalization) โดยทั่วไปมักพบในตัวรับฮอร์โมนของสัตว์ ในทางกลับกัน การเพิ่มจำนวนตัวรับ (Upregulation of receptors) อาจส่งผลให้เซลล์ไวต่อสารกระตุ้นมากเกินไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากได้รับยาต้านฤทธิ์ซ้ำๆ หรือขาดสารกระตุ้นเป็นเวลานาน

สารกระตุ้นตัวรับบางชนิดอาจทำให้จำนวนตัวรับที่เกี่ยวข้องลดลง ในขณะที่สารยับยั้งตัวรับ ส่วนใหญ่ จะเพิ่มจำนวนตัวรับที่เกี่ยวข้องชั่วคราว ความไม่สมดุลที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มักทำให้เกิดอาการถอนยา เมื่อ หยุด ใช้ ยาในระยะยาว

การเพิ่มขึ้นและการลดลงของการแสดงออกของยีนอาจเกิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อสารพิษหรือฮอร์โมนตัวอย่างของการเพิ่มขึ้นของการแสดงออกของยีนในระหว่างตั้งครรภ์คือฮอร์โมนที่ทำให้เซลล์ในมดลูกไวต่อออกซิโทซินมาก ขึ้น

ระดับฮอร์โมนอินซูลินในเลือดที่สูงขึ้นจะกระตุ้นให้เกิดการลดระดับของตัวรับที่เกี่ยวข้อง^{[ 2 ]}เมื่ออินซูลินจับกับตัวรับบนพื้นผิวของเซลล์ คอมเพล็กซ์ของฮอร์โมนและตัวรับจะเกิดกระบวนการเอนโดไซโท ซิส และ ถูก เอนไซม์ไลโซโซม ภายในเซลล์โจมตีในภายหลัง^{[ 3 ]}การนำโมเลกุลของอินซูลินเข้าสู่เซลล์จะสร้างเส้นทางสำหรับการย่อยสลายของฮอร์โมน รวมถึงการควบคุมจำนวนตำแหน่งที่พร้อมสำหรับการจับบนพื้นผิวเซลล์^{[ 4 ]}ที่ความเข้มข้นในพลาสมาสูง จำนวนตัวรับบนพื้นผิวสำหรับอินซูลินจะค่อยๆ ลดลงเนื่องจากอัตราการนำตัวรับเข้าสู่เซลล์และการย่อยสลายที่เร่งขึ้นอันเนื่องมาจากการจับของฮอร์โมนที่เพิ่มขึ้น^{[ 5 ]}อัตราการสังเคราะห์ตัวรับใหม่ภายในเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมและการแทรกตัวรับเหล่านั้นในเยื่อหุ้มพลาสมาไม่ทันกับอัตราการทำลาย เมื่อเวลาผ่านไป การสูญเสียตัวรับของเซลล์เป้าหมายสำหรับอินซูลินที่เกิดขึ้นเองนี้จะลดความไวของเซลล์เป้าหมายต่อความเข้มข้นของฮอร์โมนที่สูงขึ้น^{[ 5 ]}

กระบวนการนี้แสดงให้เห็นได้จาก ตำแหน่งตัวรับ อินซูลินบนเซลล์เป้าหมาย เช่น เซลล์ตับ ในผู้ที่เป็นโรคเบาหวานประเภทที่ 2 [ 6 ^{]เนื่องจากระดับ}น้ำตาลในเลือดสูงขึ้นในแต่ละบุคคลเซลล์เบต้า ( เกาะลังเกอร์ฮันส์ ) ในตับอ่อนจึงต้องปล่อยอินซูลินออกมามากกว่าปกติเพื่อตอบสนองความต้องการและคืนระดับน้ำตาลในเลือดให้กลับสู่ระดับสมดุล^{[ 7 ]}การเพิ่มขึ้นของระดับอินซูลินในเลือดอย่างต่อเนื่องเป็นผลมาจากความพยายามที่จะให้เข้ากับการเพิ่มขึ้นของน้ำตาลในเลือด ซึ่งจะทำให้ตำแหน่งตัวรับบนเซลล์ตับลดการทำงานลงและลดจำนวนตัวรับอินซูลิน ทำให้ความต้านทานของบุคคลนั้นเพิ่มขึ้นโดยการลดความไวต่อฮอร์โมนนี้นอกจากนี้ยังมีการลดลงของความไวต่ออินซูลิน ในตับ ซึ่งสามารถเห็นได้จากการสร้างกลูโคส ใหม่ ในตับอย่างต่อเนื่องแม้ว่าระดับน้ำตาลในเลือดจะสูงขึ้นก็ตาม นี่เป็นกระบวนการที่พบได้บ่อยกว่าของภาวะดื้อต่ออินซูลินซึ่งนำไปสู่โรคเบาหวานในวัยผู้ใหญ่^{[ 8 ]}

อีกตัวอย่างหนึ่งสามารถพบได้ในโรคเบาหวานชนิดเบาจืดซึ่งไตจะไม่ตอบสนองต่ออาร์จินีนวาโซเพรสซิน

การศึกษาแบบครอบครัว การรับเลี้ยงบุตรบุญธรรม และการศึกษาแฝด แสดงให้เห็นว่ามีองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่แข็งแกร่ง (50%) ต่อความเสี่ยงต่อการติดสารเสพติด^{[ 9 ]}

โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกลุ่มบุคคลที่มีความเสี่ยงทางพันธุกรรม การได้รับสารเสพติดซ้ำๆ ในช่วงวัยรุ่นหรือวัยผู้ใหญ่จะทำให้เกิดการเสพติดโดยการเหนี่ยวนำให้เกิดการลดลงหรือเพิ่มขึ้นอย่างคงที่ในการแสดงออกของยีนและไมโครอาร์เอ็นเอ เฉพาะ ผ่านการเปลี่ยนแปลงทางเอพิเจเนติกส์ [ ^{10 ] การ}ลดลงหรือเพิ่มขึ้นดังกล่าวได้รับการแสดงให้เห็นว่าเกิดขึ้นในบริเวณรางวัลของสมอง เช่นนิวเคลียสแอคคัมเบนส์^{[ 10 ]}

ความเสียหายของ DNA ดูเหมือนจะเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดมะเร็ง^{[ 11 ]}ความเสียหายของ DNA ยังสามารถเพิ่ม การเปลี่ยนแปลงทาง เอพิเจเนติกส์เนื่องจากข้อผิดพลาดในระหว่างการซ่อมแซม DNA ^{[ 12 ] [ 13 ]}การกลายพันธุ์และการเปลี่ยนแปลงทางเอพิเจเนติกส์ดังกล่าวสามารถก่อให้เกิดมะเร็ง ได้ (ดูเนื้องอกร้าย ) ^{[ 12 ] [ 13 ]}การตรวจสอบการควบคุมทางเอพิเจเนติกส์ที่ลดลงหรือเพิ่มขึ้นของยีน DNA ที่ได้รับการซ่อมแซมซึ่งอาจเป็นศูนย์กลางของการลุกลามของมะเร็งนั้นได้ดำเนินการอย่างสม่ำเสมอตั้งแต่ปี 2000 ^{[ 14 ]}

การควบคุมการแสดงออกของยีนซ่อมแซม DNA MGMT ในระดับเอพิเจเนติก เกิดขึ้นในมะเร็งกระเพาะปัสสาวะร้อยละ 93 ^{[ 15 ]}มะเร็งกระเพาะอาหารร้อยละ 88 มะเร็งต่อมไทรอยด์ร้อยละ 74 มะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนักร้อยละ 40 – 90 และมะเร็งสมองร้อยละ 50 ในทำนองเดียวกัน การควบคุมการแสดงออกของ ยีน LIG4 ในระดับเอพิเจเนติก เกิดขึ้นในมะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนักร้อยละ 82 และการควบคุมการแสดงออกของยีนNEIL1 ในระดับเอพิเจเนติก เกิดขึ้นในมะเร็งศีรษะและลำคอ ร้อยละ 62 และในมะเร็งปอดชนิดไม่ใช่เซลล์ขนาดเล็ก ร้อย ละ 42

การควบคุมการแสดงออกของยีนซ่อมแซม DNA PARP1และFEN1 ในระดับเอพิเจเนติก เกิดขึ้นในมะเร็งหลายชนิด (ดู การควบคุมการถอดรหัส ในมะเร็ง ) PARP1และFEN1เป็นยีนที่จำเป็นในเส้นทางการซ่อมแซม DNA ที่ผิดพลาดและก่อให้เกิด การกลายพันธุ์ ซึ่งเรียกว่าการเชื่อมต่อปลายด้วยไมโครโฮโมโลจีหากเส้นทางนี้ถูกควบคุมการแสดงออกเพิ่มขึ้น การกลายพันธุ์ที่มากเกินไปที่เกิดขึ้นอาจนำไปสู่มะเร็งได้PARP1มีการแสดงออกมากเกินไปในมะเร็งเม็ดเลือดขาวที่กระตุ้นด้วยไทโรซีนไคเนส^{[ 16 ]}ในเนื้องอกประสาท^{[ 17 ]}ในเนื้องอกอัณฑะและเนื้องอกเซลล์สืบพันธุ์อื่นๆ^{[ 18 ]}และในมะเร็งกระดูก Ewing's sarcoma ^{[ 19 ]} FEN1ถูกควบคุมการแสดงออกเพิ่มขึ้นในมะเร็งเต้านม ต่อมลูกหมาก กระเพาะอาหาร เนื้องอกประสาท ตับอ่อน และปอดส่วนใหญ่^{[ 20 ]}

• การควบคุมการแสดงออกของยีน
• การควบคุมการถอดรหัส
• ตัวเร่งปฏิกิริยา (พันธุศาสตร์)

• การลดระดับการควบคุม (Down-Regulation) ใน หัวข้อทางการแพทย์ (Medical Subject Headings หรือ MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา