基因表达
为何可调控

表达不是开关，
而是一组速率

同一段编码序列，为什么有时产生很多蛋白，有时几乎不产生？要回答它，需要把“表达量”拆成多个过程。

启动子参与转录起始，调控位点可结合激活或抑制分子，终止子参与转录终止。转录因子的作用取决于它与 DNA、转录机器及其他组分的相互作用，不能脱离位置和宿主背景定义一个永远“强”或“弱”的元件。

许多细菌的核糖体结合位点（RBS）与翻译起始有关。真核表达还涉及染色质状态、RNA 加工和核质运输等过程，不能把细菌表达架构无条件推广到真核细胞。转录终止、翻译终止和蛋白降解也分别发生在不同层级。[1]

对蛋白编码基因，mRNA 数量由生成和消失共同决定；蛋白数量则由翻译、降解和生长稀释共同决定。测到 mRNA 增多，不保证可用蛋白按同一比例增加。RNA 的可及性、蛋白折叠、加工和降解都可能改变关系。

调控可以发生在哪些位置

在 DNA 层面，细胞可以改变转录机器的进入与活动；在 RNA 层面，可以改变稳定性、加工或翻译起始；在蛋白层面，可以通过修饰、定位、相互作用与降解改变功能。理解层级，有助于解释为什么“总量相同”仍可能“活性不同”。

结合概率，
怎样连接到表达

考虑最简单的可逆结合：调控分子 X 与位点 D 结合形成 DX。结合速率与游离 X、游离 D 的浓度有关；解离速率与复合物浓度有关。这是质量作用定律在一个简化反应中的应用。

若结合过程快速达到平衡，且只考虑一个独立位点，可定义解离常数 Kd = koff/kon。位点被占据的比例为 θ = [X]/(Kd + [X])，这里 [X] 是游离调控分子浓度。若结合消耗不可忽略，不能把总浓度直接当游离浓度。

把占据率转换成表达率，还要指定占据后的作用、未占据时的基础表达等假设。占据率不是天然等于表达量，更不是天然等于蛋白功能。真实系统也可能包含多个位点、协同性、竞争和非平衡过程。

Hill 函数 y = xⁿ/(Kⁿ+xⁿ) 常用来概括饱和响应。在本章归一化形式中，x=K 时 y=0.5；n 控制转折陡峭程度。拟合出的 n 是有效参数，不能单凭其数值就确认真实结合位点数量。[2]

细胞把多个信号
放在一起判断

操纵子是理解细菌协调表达的重要概念：多个基因可以受共同调控并被转录到同一条 RNA 上。共同转录使调控更协调，但不同蛋白的翻译、稳定性和功能仍可能不同，不能推出其浓度永远相等。

经典 lac 调控展示了不同输入的整合：与乳糖利用相关的诱导状态，以及与葡萄糖可用性相关的调控信号，共同影响表达。学习重点是解除抑制与增强激活并非同一种机制，而不是把生物系统简化成无背景的布尔门。[1]

静态剂量响应告诉我们在指定条件下输出如何随输入变化，却没有给出响应时间。两个系统可能具有相似的最终输出，但一个迅速响应，另一个需要较长时间；它们对短脉冲的反应也可能不同。

还需区分群体平均与单细胞状态。均值相同可能来自每个细胞都处于中间水平，也可能来自两群高、低表达细胞的混合。第四天的噪声与多稳态将解释为什么这一区别很重要。

今天先建立三条联系：分子结合影响过程速率，过程速率决定状态变化，多个层级共同形成最终输出。下一天继续追问：产生了蛋白质之后，为什么它具有某种功能？

把理解，
留在一份记录里

用单一结合位点模型推导半占据条件；对比 n=1 与 n=3 的归一化响应。画出转录、RNA 稳定性、翻译和蛋白降解四个层级，分别解释它们改变时可能出现的现象。

带走三个判断