ลำดับควบคุมคือส่วนหนึ่งของ โมเลกุลกรด นิวคลีอิกที่สามารถเพิ่มหรือลดการแสดงออกของยีนเฉพาะในสิ่งมีชีวิตการควบคุมการแสดงออกของยีนเป็นคุณลักษณะที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตและไวรัสทุกชนิด

ในDNAการควบคุมการแสดงออกของยีนโดยปกติจะเกิดขึ้นในระดับการสังเคราะห์ RNA ( การถอดรหัส ) โดยเกิดขึ้นผ่านการจับกันของโปรตีน ( ปัจจัยการถอดรหัส ) ที่ มีลำดับจำเพาะซึ่งจะกระตุ้นหรือยับยั้งการถอดรหัส ปัจจัยการถอดรหัสอาจทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้น ตัวยับยั้งหรือทั้งสองอย่าง ตัวยับยั้งมักจะทำหน้าที่โดยการป้องกันไม่ให้RNA polymeraseสร้างคอมเพล็กซ์ที่มีประสิทธิภาพกับบริเวณเริ่มต้นการถอดรหัส ( โปรโมเตอร์ ) ในขณะที่ตัวกระตุ้นจะช่วยให้เกิดการสร้างคอมเพล็กซ์ที่มีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ยังพบว่าโมทีฟของ DNA สามารถทำนายการดัดแปลงเอพิเจโนมิกได้ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าปัจจัยการถอดรหัสมีบทบาทในการควบคุมเอพิเจโนม^{[ 2 ]}

ในRNAการควบคุมอาจเกิดขึ้นได้ในระดับการสังเคราะห์โปรตีน ( การแปลรหัส ) การตัด RNA การต่อ RNAหรือการยุติการถอดรหัส ลำดับควบคุมมักเกี่ยวข้องกับ โมเลกุล messenger RNA (mRNA) ซึ่งใช้ในการควบคุมการสร้าง mRNA หรือการแปลรหัส โมเลกุลทางชีวภาพหลายชนิดอาจจับกับ RNA เพื่อทำการควบคุมนี้ รวมถึงโปรตีน (เช่น ตัวยับยั้งการแปลรหัสและปัจจัยการต่อ RNA) โมเลกุล RNA อื่นๆ (เช่นmiRNA ) และโมเลกุลขนาดเล็กในกรณีของ riboswitches

ลำดับดีเอ็นเอควบคุมจะไม่ทำหน้าที่ควบคุมเว้นแต่จะถูกกระตุ้น ลำดับควบคุมที่แตกต่างกันจะถูกกระตุ้นและจากนั้นจึงดำเนินการควบคุมโดยกลไกที่แตกต่างกัน

การแสดงออกของยีนในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถเพิ่มขึ้นได้เมื่อมีการส่งสัญญาณไปยังโปรโมเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับยีน ลำดับดีเอ็นเอควบคุมแบบซิสที่อยู่ในบริเวณดีเอ็นเอที่อยู่ห่างจากโปรโมเตอร์ของยีนสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อการแสดงออกของยีน โดยบางยีนอาจมีการแสดงออกเพิ่มขึ้นถึง 100 เท่าเนื่องจากลำดับควบคุมแบบซิส ดังกล่าว ^{[ 3 ]} ลำดับควบคุม แบบซิสเหล่านี้รวมถึงตัวเร่งตัวยับยั้งตัวกั้นและองค์ประกอบเชื่อมโยง^{[ 4 ]}ในบรรดาลำดับเหล่านี้ ตัวเร่งและโปรตีนปัจจัยการถอดรหัส ที่เกี่ยวข้อง มีบทบาทสำคัญในการควบคุมการแสดงออกของยีน^{[ 5 ]}

เอนแฮนเซอร์คือลำดับของจีโนมที่เป็นองค์ประกอบควบคุมยีนหลัก เอนแฮนเซอร์ควบคุมโปรแกรมการแสดงออกของยีนเฉพาะเซลล์ โดยส่วนใหญ่มักจะวนเป็นวงผ่านระยะทางไกลๆ เพื่อเข้าใกล้โปรโมเตอร์ของยีนเป้าหมาย^{[ 6 ]} ในการศึกษาเซลล์ประสาทคอร์เทกซ์ของสมอง พบว่ามีวงวน 24,937 วงที่นำเอนแฮนเซอร์มายังโปรโมเตอร์^{[ 3 ]} เอนแฮนเซอร์หลายตัว แต่ละตัวมักจะอยู่ห่างจากยีนเป้าหมายหลายหมื่นหรือหลายแสนนิวคลีโอไทด์ จะวนเป็นวงไปยังโปรโมเตอร์ของยีนเป้าหมายและประสานงานกันเพื่อควบคุมการแสดงออกของยีนเป้าหมายร่วมกัน^{[ 6 ]}

ภาพประกอบแผนผังในส่วนนี้แสดงให้เห็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่วนรอบเข้ามาใกล้โปรโมเตอร์ของยีนเป้าหมาย วงวนนี้ได้รับการทำให้เสถียรโดยไดเมอร์ของโปรตีนเชื่อมต่อ (เช่น ไดเมอร์ของCTCFหรือYY1 ) โดยสมาชิกตัวหนึ่งของไดเมอร์ยึดติดกับโมทีฟการจับบนตัวเร่งปฏิกิริยา และสมาชิกอีกตัวหนึ่งยึดติดกับโมทีฟการจับบนโปรโมเตอร์ (แสดงด้วยเส้นหยักสีแดงในภาพประกอบ) ^{[ 7 ]}โปรตีนปัจจัยการถอดรหัสเฉพาะหน้าที่ของเซลล์หลายชนิด (ในปี 2018 Lambert et al. ระบุว่ามีปัจจัยการถอดรหัสประมาณ 1,600 ชนิดในเซลล์มนุษย์^{[ 8 ]} ) โดยทั่วไปจะจับกับโมทีฟเฉพาะบนตัวเร่งปฏิกิริยา^{[ 9 ]}และการรวมกันเล็กน้อยของปัจจัยการถอดรหัสที่จับกับตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ เมื่อถูกนำมาใกล้กับโปรโมเตอร์โดยวงวน DNA จะควบคุมระดับการถอดรหัสของยีนเป้าหมาย ตัวกลาง (ตัวกระตุ้นร่วม) (คอมเพล็กซ์ที่มักประกอบด้วยโปรตีนประมาณ 26 ตัวในโครงสร้างที่มีปฏิสัมพันธ์กัน) สื่อสารสัญญาณควบคุมจากปัจจัยการถอดรหัสที่จับกับ DNA ของตัวเร่งปฏิกิริยาโดยตรงไปยัง เอนไซม์ RNA polymerase II (RNAP II) ที่จับกับโปรโมเตอร์^{[ 10 ]}

เมื่อตัวเร่งปฏิกิริยาทำงาน โดยทั่วไปจะมีการถอดรหัสจากสาย DNA ทั้งสองสายด้วยเอนไซม์ RNA polymerase ที่ทำงานในสองทิศทางที่แตกต่างกัน ทำให้เกิด eRNA สองตัวดังที่แสดงในรูป^{[ 11 ]} ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ทำงานอาจถูกจับโดยปัจจัยการถอดรหัสที่ไม่ทำงาน การฟอสฟอริเลชันของปัจจัยการถอดรหัสอาจทำให้มันทำงาน และปัจจัยการถอดรหัสที่ทำงานแล้วอาจกระตุ้นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มันจับอยู่ (ดูดาวสีแดงเล็กๆ ที่แสดงถึงการฟอสฟอริเลชันของปัจจัยการถอดรหัสที่จับกับตัวเร่งปฏิกิริยาในภาพประกอบ) ^{[ 12 ]} ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทำงานแล้วจะเริ่มการถอดรหัส RNA ของมันก่อนที่จะกระตุ้นโปรโมเตอร์เพื่อเริ่มต้นการถอดรหัสmRNAจากยีนเป้าหมาย^{[ 13 ]}

ตำแหน่งการจับของปัจจัยการถอดรหัสภายในตัวเร่งปฏิกิริยา (ดูรูปด้านบน) มักมีความยาวประมาณ 10 คู่เบส แม้ว่าจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ไม่กี่คู่เบสจนถึงประมาณ 20 คู่เบส^{[ 14 ]} โดยทั่วไปแล้ว ตัวเร่งปฏิกิริยาจะมีตำแหน่งการจับของปัจจัยการถอดรหัสประมาณ 10 ตำแหน่งภายในตำแหน่งตัวเร่งปฏิกิริยาโดยเฉลี่ยที่มีความยาวประมาณ 204 คู่เบส^{[ 15 ]} จากการตรวจสอบปฏิสัมพันธ์การควบคุมยีนของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในเซลล์และเนื้อเยื่อ 352 ชนิด พบว่ามีตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทำงานอยู่มากกว่า 13 ล้านตัว^{[ 16 ]}

ในขณะที่จำเป็นต้องมีเอนแฮนเซอร์สำหรับการถอดรหัสยีนในเซลล์ที่สูงกว่าระดับต่ำ กลุ่มของเอนแฮนเซอร์ที่เรียกว่าซูเปอร์เอนแฮนเซอร์สามารถทำให้เกิดการถอดรหัสยีนเป้าหมายในระดับที่สูงขึ้นไปอีก ซูเปอร์เอนแฮนเซอร์มักจะผลักดันยีนที่จำเป็นสำหรับเอกลักษณ์ของเซลล์ให้แสดงออกในระดับสูง^{[ 17 ] [ 18 ]}ในมะเร็ง ซูเปอร์เอนแฮนเซอร์อาจผลักดันออนโคยีนเฉพาะให้แสดงออกในระดับสูงได้เช่นกัน^{[ 17 ] [ 18 ]}

ซูเปอร์เอนแฮนเซอร์ถูกกำหนดให้เป็นกลุ่มของเอนแฮนเซอร์ทั่วไปที่อยู่ใกล้กันในจีโนม (ภายในระยะประมาณ 9,000 ^{[ 17 ]}ถึง 22,0000 ^{[ 19 ]}คู่เบส) ซึ่งทั้งหมดจะควบคุมการแสดงออกของยีนเป้าหมาย^{[ 20 ]} ยีนที่ถูกควบคุมโดยซูเปอร์เอนแฮนเซอร์จะแสดงออกในระดับที่สูงกว่าการแสดงออกของยีนที่อยู่ภายใต้การควบคุมของเอนแฮนเซอร์ทั่วไปอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 20 ]}

แผนภาพของซูเปอร์เอนแฮนเซอร์แสดงอยู่ในรูปในส่วนนี้ ในรูปนี้ ซูเปอร์เอนแฮนเซอร์มีความยาว 12,000 นิวคลีโอไทด์ และมีเอนแฮนเซอร์ทั่วไป 4 ตัวอยู่ภายในความยาวนั้น เอนแฮนเซอร์ทั่วไปแต่ละตัวจะสัมผัสกับ บริเวณ โปรโมเตอร์ของยีนเป้าหมายเดียวกันพร้อมกัน เอนแฮนเซอร์ทั่วไปแต่ละตัวภายในซูเปอร์เอนแฮนเซอร์มีโมทีฟ DNA หลายตัว ที่ปัจจัยการถอดรหัสจะจับ เอนแฮนเซอร์ทั่วไปแต่ละตัวยังจับกับคอมเพล็กซ์ตัวกลาง 26 องค์ประกอบ ซึ่งส่งสัญญาณจากปัจจัยการถอดรหัสที่จับกับเอนแฮนเซอร์ไปยังโปรโมเตอร์ของยีนเป้าหมายร่วมกัน โปรตีนBRD4สร้างคอมเพล็กซ์กับเอนแฮนเซอร์ทั่วไปแต่ละตัวในซูเปอร์เอนแฮนเซอร์และช่วยทำให้โครงสร้างของซูเปอร์เอนแฮนเซอร์มีเสถียรภาพ^{[ 21 ]} นอกจากนี้ โปรตีนสถาปัตยกรรม YY1 (แสดงด้วยเส้นซิกแซกสีแดงคู่) ช่วยรักษาลูปที่นำเอนแฮนเซอร์ทั่วไปไปยังยีนเป้าหมายในซูเปอร์เอนแฮนเซอร์ไว้ด้วยกัน^{[ 7 ]}ดังนั้น จึงมีโปรตีนจำนวนมากที่เชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิดที่ซูเปอร์เอนแฮนเซอร์ โปรตีนเหล่านี้โดยทั่วไปมีโดเมนที่มีโครงสร้างเช่นเดียวกับหางที่มีบริเวณที่ไม่เป็นระเบียบโดยเนื้อแท้ (IDR) ^{[ 22 ]} IDR ของโปรตีนเหล่านี้จำนวนมากมีปฏิสัมพันธ์กัน ทำให้เกิดเจลที่ไม่รวมน้ำหรือคอนเดนเสทที่แยกเฟสรอบซูเปอร์เอนแฮนเซอร์^{[ 22 ]}

ซูเปอร์เอนแฮนเซอร์บางตัวกระตุ้นการถอดรหัสในระดับสูงมาก เช่น ซูเปอร์เอนแฮนเซอร์ α-globin ของหนู^{[ 23 ]}และซูเปอร์เอนแฮนเซอร์ Wap ^{[ 24 ]} ซูเปอร์เอนแฮนเซอร์ α-globin ของหนูมีเอนแฮนเซอร์ทั่วไป 5 ตัวอยู่ภายในซูเปอร์เอนแฮนเซอร์ เมื่อทำงานร่วมกันเท่านั้นที่จะเพิ่มการถอดรหัสของยีน α-globinได้ถึง 450 เท่า^{[ 23 ]} ในอีกตัวอย่างหนึ่ง ซูเปอร์เอนแฮนเซอร์ Wap ของหนูประกอบด้วยเอนแฮนเซอร์ทั่วไป 3 ตัว เมื่อเอนแฮนเซอร์ทั่วไปทั้งสามตัวทำงานร่วมกันเท่านั้นที่จะเพิ่มการถอดรหัสของ ยีน Wapได้ถึง 1000 เท่า^{[ 24 ]}

ตัวเร่งปฏิกิริยาภายในซูเปอร์เอนแฮนเซอร์ที่อธิบายไว้ข้างต้นจะทำงานร่วมกัน อย่างไรก็ตาม ในซูเปอร์เอนแฮนเซอร์ประเภทที่สอง ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นส่วนประกอบจะทำงานร่วมกันแบบบวก ในกลุ่มที่สาม ซูเปอร์เอนแฮนเซอร์ดูเหมือนจะทำงานแบบ "โลจิสติกส์" เมื่อกิจกรรมของโปรโมเตอร์ถึงขีดจำกัด การศึกษาหนึ่งตรวจสอบยีนเป้าหมาย 773 ยีนที่จับคู่กับกลุ่มซูเปอร์เอนแฮนเซอร์ที่เป็นไปได้ที่อยู่ใกล้เคียง (โดยมีเอนแฮนเซอร์ 2–20 ตัวที่อยู่ใกล้เคียงกันซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำหน้าที่เป็นซูเปอร์เอนแฮนเซอร์) ในการศึกษานี้ ปรากฏว่าซูเปอร์เอนแฮนเซอร์ที่เป็นไปได้ 277, 92 และ 250 ตัวทำงานตามแบบจำลองแบบบวก ทำงานร่วมกัน และโลจิสติกส์ ตามลำดับ^{[ 25 ]}

ซูเปอร์เอนแฮนเซอร์อาจครอบครองบริเวณของจีโนมที่มีความยาวประมาณ 10,000 ถึง 60,000 นิวคลีโอไทด์^{[ 26 ]}ในขณะที่เอนแฮนเซอร์ทั่วไปแต่ละตัวมีความยาวประมาณ 204 คู่เบส^{[ 15 ]}เมื่อประเมินเซลล์ 8 ชนิด ซูเปอร์เอนแฮนเซอร์คิดเป็นสัดส่วนระหว่าง 2.5% ถึง 10.9% ของเอนแฮนเซอร์ที่ขับเคลื่อนการถอดรหัส ในขณะที่เอนแฮนเซอร์ทั่วไปเป็นส่วนใหญ่ของเอนแฮนเซอร์ที่ขับเคลื่อนการถอดรหัส มีซูเปอร์เอนแฮนเซอร์ระหว่าง 257 ถึง 1,099 ตัวในเซลล์ทั้ง 8 ชนิดนี้ และมีเอนแฮนเซอร์ทั่วไประหว่าง 5,512 ถึง 23,869 ตัว^{[ 27 ]}

แม้ว่าซูเปอร์เอนแฮนเซอร์จะทำงานที่ไซต์ที่มีการถอดรหัสอย่างแข็งขันเพียงประมาณ 2.5% – 10.9% ในเซลล์ แต่พวกมันจะดึงดูดกลไกการถอดรหัสอย่างแข็งขันมากกว่าที่เอนแฮนเซอร์เดี่ยวทั่วไป ซูเปอร์เอนแฮนเซอร์ในเซลล์ใช้พอลิเมอเรส RNA โปรตีนตัวกลาง โปรตีน BRD4 และกลไกการถอดรหัสอื่นๆ ของเซลล์ประมาณ 12% ถึง 36% ^{[ 17 ]}

5-เมทิลไซโตซีน (5-mC) เป็น รูปแบบ เมทิลเลตของเบสไซโตซีนในดีเอ็นเอ (ดูรูป) 5-mC เป็น เครื่องหมาย เอพิเจเนติกที่พบได้ส่วนใหญ่บนไซโตซีนภายในไดนิวคลีโอไทด์ CpG ซึ่งประกอบด้วยไซโตซีนตามด้วยกัวนีนที่อ่านในทิศทาง 5' ถึง 3' ตามสายดีเอ็นเอ ( ไซต์ CpG ) มีไดนิวคลีโอไทด์ CpG ประมาณ 28 ล้านตัวในจีโนมของมนุษย์^{[ 28 ]}ในเนื้อเยื่อส่วนใหญ่ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม โดยเฉลี่ย 70% ถึง 80% ของไซโตซีน CpG จะถูกเมทิลเลต (ก่อตัวเป็น 5-เมทิล-CpG หรือ 5-mCpG) ^{[ 29 ]} ไซโตซีนที่ถูกเมทิลเลตภายในลำดับ CpG มักเกิดขึ้นเป็นกลุ่ม เรียกว่าเกาะ CpGประมาณ 59% ของลำดับโปรโมเตอร์มีเกาะ CpG ในขณะที่ลำดับเอนแฮนเซอร์เพียงประมาณ 6% เท่านั้นที่มีเกาะ CpG ^{[ 30 ]}เกาะ CpG ประกอบเป็นลำดับควบคุม เนื่องจากหากเกาะ CpG ถูกเมทิลเลชันในโปรโมเตอร์ของยีน จะสามารถลดหรือปิดการแสดงออกของยีนได้^{[ 31 ]}

การเมทิลเลชันของ DNA ควบคุมการแสดงออกของยีนผ่านการโต้ตอบกับโปรตีนโดเมนจับเมทิล (MBD) เช่น MeCP2, MBD1 และ MBD2 โปรตีน MBD เหล่านี้จับกับเกาะ CpGที่ มีการเมทิลเลชันสูงได้อย่างแข็งแรงที่สุด ^{[ 32 ]} โปรตีน MBD เหล่านี้มีทั้งโดเมนจับเมทิล-CpG และโดเมนยับยั้งการถอดรหัส^{[ 32 ]} พวกมันจับกับ DNA ที่มีการเมทิลเลชันและนำทางหรือชี้นำโปรตีนคอมเพล็กซ์ที่มีกิจกรรมการปรับโครงสร้างโครมาตินและ/หรือการดัดแปลงฮิสโตนไปยังเกาะ CpG ที่มีการเมทิลเลชัน โปรตีน MBD โดยทั่วไปจะยับยั้งโครมาตินเฉพาะที่โดยวิธีการต่างๆ เช่น การเร่งปฏิกิริยาการนำเครื่องหมายฮิสโตนที่ยับยั้งเข้ามา หรือการสร้างสภาพแวดล้อมโครมาตินที่ยับยั้งโดยรวมผ่าน การปรับโครงสร้าง นิวคลีโอโซมและการจัดระเบียบโครมาตินใหม่^{[ 32 ]}

ปัจจัยการถอดรหัสเป็นโปรตีนที่จับกับลำดับ DNA เฉพาะเพื่อควบคุมการแสดงออกของยีนที่กำหนด ลำดับการจับของปัจจัยการถอดรหัสใน DNA มักมีความยาวประมาณ 10 หรือ 11 นิวคลีโอไทด์ มีปัจจัยการถอดรหัสที่แตกต่างกันประมาณ 1,400 ชนิดที่เข้ารหัสอยู่ในจีโนมของมนุษย์ และคิดเป็นประมาณ 6% ของยีนที่เข้ารหัสโปรตีนทั้งหมดของมนุษย์^{[ 33 ]} ประมาณ 94% ของตำแหน่งการจับของปัจจัยการถอดรหัสที่เกี่ยวข้องกับยีนที่ตอบสนองต่อสัญญาณเกิดขึ้นในเอนแฮนเซอร์ ในขณะที่มีเพียงประมาณ 6% ของตำแหน่งดังกล่าวเกิดขึ้นในโปรโมเตอร์^{[ 9 ]}

EGR1เป็นปัจจัยการถอดรหัสที่สำคัญสำหรับการควบคุมการเมทิลเลชันของเกาะ CpG ตำแหน่งการจับของปัจจัยการถอดรหัส EGR1 มักจะอยู่ในลำดับตัวเร่งหรือตัวส่งเสริม^{[ 34 ]} มีตำแหน่งการจับของ EGR1 ประมาณ 12,000 ตำแหน่งในจีโนมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม และประมาณครึ่งหนึ่งของตำแหน่งการจับของ EGR1 อยู่ในตัวส่งเสริมและอีกครึ่งหนึ่งอยู่ในตัวเร่ง^{[ 34 ]} การจับของ EGR1 กับตำแหน่งการจับ DNA เป้าหมายนั้นไม่ไวต่อการเมทิลเลชันของไซโตซีนใน DNA ^{[ 34 ]}

แม้ว่าจะตรวจพบโปรตีน EGR1 ในปริมาณเล็กน้อยในเซลล์ที่ไม่ได้รับการกระตุ้น แต่การแปล EGR1 เป็นโปรตีนหนึ่งชั่วโมงหลังจากได้รับการกระตุ้นจะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด^{[ 35 ]} การแสดงออกของ EGR1 ในเซลล์ประเภทต่างๆ สามารถถูกกระตุ้นได้ด้วยปัจจัยการเจริญเติบโต สารสื่อประสาท ฮอร์โมน ความเครียด และการบาดเจ็บ^{[ 35 ]} ในสมอง เมื่อเซลล์ประสาทถูกกระตุ้น โปรตีน EGR1 จะถูกควบคุมให้เพิ่มขึ้น และพวกมันจะจับกับ (ดึงดูด) เอนไซม์ TET1 ที่มีอยู่ก่อนแล้ว ซึ่งมีการแสดงออกสูงในเซลล์ประสาท เอนไซม์ TETสามารถเร่งปฏิกิริยาการกำจัดหมู่เมทิลของ 5-เมทิลไซโตซีน เมื่อปัจจัยการถอดรหัส EGR1 นำเอนไซม์ TET1 ไปยังตำแหน่งการจับ EGR1 ในโปรโมเตอร์ เอนไซม์ TET สามารถกำจัดหมู่เมทิลออกจากเกาะ CpG ที่ถูกเมทิลที่โปรโมเตอร์เหล่านั้นได้ เมื่อกำจัดหมู่เมทิลแล้ว โปรโมเตอร์เหล่านี้ก็สามารถเริ่มต้นการถอดรหัสของยีนเป้าหมายได้ ยีนหลายร้อยตัวในเซลล์ประสาทมีการแสดงออกที่แตกต่างกันหลังจากการกระตุ้นเซลล์ประสาทผ่านการชักจูง EGR1 ของ TET1 ไปยังลำดับควบคุมที่มีการเติมหมู่เมทิลในโปรโมเตอร์ของพวกมัน^{[ 34 ]}

ลำดับควบคุมประมาณ 600 ลำดับในโปรโมเตอร์และลำดับควบคุมประมาณ 800 ลำดับในเอนแฮนเซอร์ดูเหมือนจะขึ้นอยู่กับการแตกของสายคู่ที่เริ่มต้นโดยโทโปไอโซเมอเรส 2β (TOP2B) เพื่อการกระตุ้น^{[ 36 ] [ 37 ]} การเหนี่ยวนำการแตกของสายคู่ที่เฉพาะเจาะจงนั้นมีความเฉพาะเจาะจงกับสัญญาณเหนี่ยวนำ เมื่อเซลล์ประสาทถูกกระตุ้นในหลอดทดลองจะเกิดการแตกของสายคู่ที่เกิดจาก TOP2B เพียง 22 ครั้งในจีโนมของพวกมัน^{[ 38 ]} อย่างไรก็ตาม เมื่อ ทำการ ปรับสภาพความกลัวตามบริบทในหนู การปรับสภาพนี้ทำให้เกิด DSB ที่เกี่ยวข้องกับยีนหลายร้อยรายการในคอร์เทกซ์พรีฟรอนทัลส่วนกลางและฮิปโปแคมปัส ซึ่งมีความสำคัญต่อการเรียนรู้และความจำ^{[ 39 ]}

การแตกของสายคู่ที่เกิดจาก TOP2B ดังกล่าวเกิดขึ้นพร้อมกับเอนไซม์อย่างน้อยสี่ตัวของเส้นทางการซ่อมแซม DNA แบบการเชื่อมต่อปลายที่ไม่เหมือนกัน (NHEJ) (DNA-PKcs, KU70, KU80 และ DNA LIGASE IV) (ดูรูป) เอนไซม์เหล่านี้ซ่อมแซมการแตกของสายคู่ภายในเวลาประมาณ 15 นาทีถึง 2 ชั่วโมง^{[ 38 ] [ 40 ]} ดังนั้น การแตกของสายคู่ในโปรโมเตอร์จึงเกี่ยวข้องกับ TOP2B และเอนไซม์ซ่อมแซมอย่างน้อยสี่ตัวนี้ โปรตีนเหล่านี้มีอยู่พร้อมกันบนนิวคลีโอโซมโปรโมเตอร์ตัวเดียว (มีนิวคลีโอไทด์ประมาณ 147 ตัวในลำดับ DNA ที่พันรอบนิวคลีโอโซมตัวเดียว) ซึ่งตั้งอยู่ใกล้กับตำแหน่งเริ่มต้นการถอดรหัสของยีนเป้าหมาย^{[ 40 ]}

การแตกของสายคู่ที่เกิดจาก TOP2B เห็นได้ชัดว่าปลดปล่อยส่วนของโปรโมเตอร์ที่ไซต์เริ่มต้นการถอดรหัสที่จับกับ RNA polymerase ให้เคลื่อนที่ไปยังเอนแฮนเซอร์ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งทำให้เอนแฮนเซอร์ที่มีปัจจัยการถอดรหัสและโปรตีนตัวกลางที่จับอยู่ สามารถโต้ตอบโดยตรงกับ RNA polymerase ที่หยุดอยู่ที่ไซต์เริ่มต้นการถอดรหัสเพื่อเริ่มการถอดรหัส^{[ 38 ] [ 10 ]}

ในทำนองเดียวกัน เอนไซม์โทโปไอโซเมอเรส I (TOP1) ดูเหมือนจะตั้งอยู่ที่เอนแฮนเซอร์หลายแห่ง และเอนแฮนเซอร์เหล่านั้นจะถูกกระตุ้นเมื่อ TOP1 ทำให้เกิดการแตกของสายเดี่ยว^{[ 41 ]} TOP1 ทำให้เกิดการแตกของสายเดี่ยวในลำดับควบคุม DNA ของเอนแฮนเซอร์โดยเฉพาะเมื่อได้รับสัญญาณจากปัจจัยการถอดรหัสที่จับกับเอนแฮนเซอร์โดยเฉพาะ^{[ 41 ]} การแตกของโทโปไอโซเมอเรส I เกี่ยวข้องกับปัจจัยการซ่อมแซม DNA ที่แตกต่างจากปัจจัยที่อยู่รอบการแตกของ TOP2B ในกรณีของ TOP1 การแตกจะเกี่ยวข้องกับเอนไซม์การซ่อมแซม DNA ^MRE11 , RAD50 และ ATR โดยตรง ที่สุด ^{[ 41} ]

จีโนมสามารถวิเคราะห์ได้อย่างเป็นระบบเพื่อระบุบริเวณควบคุม^{[ 42 ]}ลำดับที่ไม่ใช่รหัสที่อนุรักษ์ไว้มักจะมีบริเวณควบคุม ดังนั้นจึงมักเป็นหัวข้อของการวิเคราะห์เหล่านี้

• กล่อง CAAT
• กล่อง CCAAT
• ผู้ปฏิบัติงาน (ชีววิทยา)
• กล่อง Pribnow
• กล่องทาทา
• องค์ประกอบ SECIS , mRNA
• สัญญาณ โพลีอะดีนิเลชัน , mRNA
• กล่องเอ
• กล่อง Z
• กล่องซี
• อี-บ็อกซ์
• จี-บ็อกซ์

ลำดับควบคุมสำหรับยีนอินซูลินคือ: ^{[ 43 ]}

• เอ5
• ซ
• องค์ประกอบควบคุมเชิงลบ (NRE) ^{[ 44 ]}
• ซี2
• อี2
• เอ3
• องค์ประกอบการตอบสนอง cAMP
• เอ2
• การจับตัวของตัวเร่งปฏิกิริยา CAAT (CEB)
• ซี1
• อี1
• จี1

• ยีนควบคุม
• การควบคุมการแสดงออกของยีน
• องค์ประกอบที่ออกฤทธิ์แบบซิส
• เครือข่ายควบคุมยีน
• ฐานข้อมูลคำอธิบายประกอบกฎระเบียบแบบเปิด
• โอเปรอน
• ตำแหน่งการจับกับ DNA
• โปรโมเตอร์
• ปัจจัยทรานส์แอ คติ้ง
• โอเรกแอนโน

• ORegAnno - ฐานข้อมูลคำอธิบายประกอบด้านกฎระเบียบแบบเปิด (Open Regulatory Annotation Database) เก็บถาวรเมื่อวันที่ 21 มีนาคม 2021 ที่Wayback Machine
• ReMap - ฐานข้อมูลของตัวควบคุมการถอดรหัสทางพันธุกรรม