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转录后调控（post-transcriptional modulation）是指在转录后水平（RNA）上对真核生物基因的转录产物进行的一系列修饰和加工等的调控。转录后调控主要体现在对mRNA前体hnRNA的剪接和加工、mRNA由细胞核转至细胞质的过程及定位、mRNA的稳定性及其降解过程等多个环节进行的调控。
真核生物中由DNA直接转录出的产物称为不均一核RNA（heterogenous nuclear RNA，hnRNA），hnRNA在细胞核里经过一系列的加工处理后才能成为成熟的mRNA，并被运出细胞核，用于合成蛋白质。hnRNA的剪接加工通常需要经历以下过程：
真核生物mRNA5′端的核苷酸通常都有一个7-甲基鸟嘌呤-三磷酸核苷（m7G-5′ppp5′-N-3′）的起始结构，称为帽子结构。帽子结构是在细胞核内产生的，当转录生成的hnRNA的长度达到25～50个核苷酸后，就会启动对hnRNA的加帽过程。帽子结构的作用有：①帽子结构能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体的结合，确保翻译从起始密码子AUG开始；②帽子结构能有效地封闭mRNA 5′末端，以保护mRNA免受5′核酸外切酶的降解，从而增强mRNA的稳定性；③帽子结构有助于mRNA越过核膜，进入胞质。
真核生物mRNA3′末端还有一段长80～250个核苷酸的多聚腺苷酸（polyA）尾部。它的产生不依赖于DNA序列，而是与转录的终止同时进行。当RNA聚合酶在转录过程中越过终止信号序列后就会停止转录。这个信号序列通常为AATAAA及其下游富含GT的序列，称为转录终止的修饰点序列。核酸内切酶会识别hnRNA上的相应序列（AAUAAA），并在其下游10～30的核苷酸处进行剪切，释放出游离的hnRNA。随后，多聚腺苷酸聚合酶就会在hnRNA的3′末端逐个加入腺苷酸，这个催化反应无需DNA模板。polyA尾的作用是维持mRNA作为翻译模板的活性并增加其mRNA本身的稳定性。
在真核生物的基因中，编码序列之间常会插入一些非编码序列。通常把基因中的编码序列称为外显子，而把非编码序列称为内含子。转录后需要将内含子去除，并连接外显子才能产生携带了正确遗传信息、能够翻译出正确蛋白质序列的mRNA，这个过程就称为RNA剪接。内含子序列的5′端通常以GU开始，并在3′端以AG-OH结束，这样的结构称为边界序列。在剪接开始前，核小核糖核蛋白会识别边界序列并与内含子序列相结合，形成剪接体。此时内含子区段发生弯曲，外显子互相靠近，形成套索RNA。随后通过二次转酯反应，内含子被切除而外显子则相互连接，产生成熟的mRNA。hnRNA在进行剪接的过程中，可以只产生一种成熟mRNA，翻译成一种多肽；也可以通过剪接不同的位点产生不同的mRNA，这种现象称为可变剪接（alternative splicing）。可变剪接的存在提高了基因的利用率，增加了蛋白质的多样性。
mRNA的寿命极短，易被核酸酶降解。为了提高稳定性，除了进行加帽加尾的加工之外，还需要与细胞内的一些蛋白（如帽结合蛋白、编码区结合蛋白、3′-UTR结合蛋白和polyA结合蛋白等）相结合形成复合物才能稳定存在。有些mRNA的稳定性还会受自身翻译产物的调控，这是一种自主调控。如编码组蛋白的mRNA在DNA复制减慢、停止后会受到游离组蛋白的作用而迅速降解。此外，mRNA稳定性还会受到核酸酶、病毒、胞外因素等的调控。5′-UTR和编码区的伪尿嘧啶化对稳态mRNA水平有适度的影响，有研究发现弓形虫依赖性假尿苷修饰可以导致底物mRNA的稳态水平降低。
RNA编辑（RNA editing）是一种转录后水平的基因表达调控，主要是在mRNA上通过核苷酸的缺失、插入或替换来改变遗传信息的过程。RNA编辑最初是在布氏锥虫（ Trypanosoma brucei ）的动基体中发现的。经过编辑的mRNA核苷酸序列会发生改变，从而导致翻译产生的蛋白质和原基因序列并不完全匹配。RNA编辑可以直接影响基因的表达，使得同一基因可以产生多种氨基酸序列不同、功能不同的蛋白质，扩大了遗传信息。
RNA干扰（RNAi）也属于在转录后水平对基因表达的调控。RNAi通过小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）将目的mRNA特异性降解，从而使基因在转录后被沉默，无法进行表达。RNA干扰原本是生物体内固有的一种对抗外源基因（例如病毒）侵害的自我保护现象，能够识别和清除外源导入的双链RNA及与其同源的单链RNA。利用这种现象就能够抑制特定基因的表达，从而观察基因的具体功能。目前，RNA已作为一种简单、有效的基因研究手段，被广泛用于基因组学的研究。
弓形虫可以通过调控内质网稳态途径，产生对宿主细胞黏附、侵袭并逃避宿主反应的分泌蛋白，或从速殖子状态转化为缓殖子状态来提高其存活能力。因此，改变内质网内稳态对弓形虫的生存是不利的。有研究表明，未折叠蛋白质反应（UPR）在维持内质网稳态中发挥重要的调控作用，在哺乳动物细胞中，UPR具有调控基因表达的翻译和转录作用。而真核翻译起始因子2（eIF2）的α亚基的PERK（PEK/EIF2AK3）磷酸化有迅速抑制蛋白质合成的作用，从而降低新生蛋白质向内质网的流入。eIF2α磷酸化会导致总蛋白质产量水平下降，但关键转录因子（如哺乳动物ATF4和酵母GCN4）会被优先翻译，ATF4有促进氨基酸合成、谷胱甘肽的合成、调节细胞凋亡及细胞分化的作用，针对外部恶劣环境可以对细胞发挥保护作用。
弓形虫是一种成功的病原体，因为它可以在宿主体内从快速复制的速殖子形式转化成繁殖缓慢的缓殖子形式，从而逃避宿主的免疫反应。在内质网应激状态下，弓形虫会诱导TgIF2α磷酸化且向缓殖子转化，也可通过抑制TgIF2α的去磷酸化来诱导弓形虫缓殖子状态的包囊形成，在缓殖子阶段的TgIF2α磷酸化明显高于速殖子阶段，说明翻译控制在弓形虫发育过程中发挥主要作用。
在弓形虫基因组中已经鉴定出4种eIF2激酶，命名为TgIF2K-A、TgIF2K-B、TgIF2K-C和TgIF2K-D。TgIF2K-A是PERK/PEK样eIF2α激酶，该激酶定位于弓形虫内质网中，并通过与内质网分子伴侣BiP/GRP78的结合而受到调节。TgIF2K-B是存在弓形虫胞质中的另一种eIF2α激酶，有趣的是，在其他顶复门物种之间，没有明确的TgIF2K-B直系同源物，提示它可能是弓形虫所特有的。TgIF2K-C和TgIF2K-D是新鉴定出的两种类似GCN2的eIF2α激酶，对营养缺乏环境中的翻译控制发挥重要作用。这些新的eIF2激酶的鉴定，表明翻译控制在众多单细胞寄生虫之间的应激反应中的重要作用，这可能为弓形虫病药物治疗提供新的靶标。
TgIF2α中的一个突变点S71A可阻止其磷酸化。研究表明，S71A-TgIF2α突变体弓形虫没有足够的能力来适应宿主细胞外的环境，且在细胞外环境中的生存能力降低，说明TgIF2α的磷酸化会促进弓形虫在细胞外的存活率。此外，在S71A-TgIF2α缺陷的突变体中也观察到，缺乏TgIF2K-D的GCN2样eIF2α激酶的弓形虫在细胞外应激时不能使TgIF2α磷酸化，因此，提示应激诱导的TgIF2α磷酸化和翻译控制对弓形虫生长发育有至关重要的意义。
RNA包含100多个在转录后产生的修饰核苷酸，其中假尿苷（Ψ）是最丰富的核苷酸之一，且假尿苷修饰是丰富、普遍且高度保守的一种RNA修饰。广泛的假尿苷修饰作用由假尿苷合酶（或PUSs）催化，该酶催化异构化。研究表明，假尿苷修饰可能影响RNA的二级结构和碱基配对、稳定tRNA折叠和稳定snRNAs的某些茎-环构象（Spenkuch等，2014）。在多种生物的rRNA中发现了这种修饰，并且在rRNA，tRNA和RNA剪接体的多个位点高度保守。最近，随着高通量测序工具的出现，在mRNA中也发现了假尿苷修饰。弓形虫假尿苷合酶（TgPUS1）可区分弓形虫急性感染和慢性感染。弓形虫依赖于TgPUS1的假尿苷修饰来自多个发育阶段的RNA。利用弓形虫突变体来检查假尿苷修饰对RNA生物学的影响，结果发现弓形虫mRNA的广泛假尿苷修饰不均等地分布在5′-UTR、编码区和3′-UTR转录区域，且TgPUS1依赖性的假尿苷修饰导致底物mRNA的稳态水平降低。
MicroRNA是内源性的、短的（19～24个核苷酸）非编码RNA分子，通过与触发其降解和/或翻译抑制的靶向mRNA结合，在转录后内源性地调节基因表达。microRNA在基因表达的转录后调控中起着核心作用。一个microRNA分子可调控多个mRNA，因此，microRNA对细胞信号网络起着至关重要的作用。有研究表明，弓形虫感染可特异性增加原代HFF细胞中成熟miR-17-92衍生的microRNA的水平（Zeiner等，2010）。弓形虫依赖性miR-17-92簇与脑肿瘤的发生密切相关，与非肿瘤性对照脑组织相比，人类原发性星形细胞胶质瘤组织标本表现出miR-17-92簇过表达现象（Ernst等，2010）。研究发现miR-17-92的分子靶标是CDKN1A，BCL2L11，PTEN和E2F1；miR-17-92的缺失会导致CDKN1A和E2F1在mRNA水平的表达抑制，以及E2F1和PTEN在蛋白水平上的表达抑制（Ernst等，2010）。已经证明弓形虫感染会激活AKT途径，提示弓形虫感染期间脑细胞中miR-17-92介导的PTEN水平下降，可能经激活AKT途径引发脑肿瘤。在动物细胞中广泛分布的microRNA可以与靶向mRNA的3′非翻译区（UTR）上的互补位点结合，从而在转录后促进mRNA降解或翻译抑制。此外，弓形虫可以使用其自身的microRNA修改宿主细胞，类似于编码其microRNA来调节宿主细胞microRNA谱。microRNA现已被广泛认为是参与神经元发育和功能的必需调节分子。microRNA在神经系统中非常丰富。有报道提示，弓形虫相关的microRNA失调不仅与脑肿瘤的发生发展有关，而且在与诸如脑缺血，脑卒中和神经退行性疾病等神经系统疾病的发生和发展之间有联系。研究表明，miR-146a和miR-155在弓形虫慢性感染小鼠的脑组织中高表达（Cannella等，2014）。
另一类非编码RNA，即环状RNA（circRNA），是通过外显子干扰形成的。以往由于其存在数量少，且生物学功能未知而一度被人们忽略。但随着高通量测序技术的发展，已经在微生物乃至哺乳动物的众多生物体中鉴定出数千种新的circRNA。已知circRNA可以通过特殊机制拮抗microRNA的活性，从而在转录后水平上调节基因表达。有证据表明，circRNA在神经组织中的表达最高，并且在某些物种的大脑中有特定的模式表达。越来越多的研究表明，circRNAs可能在神经系统疾病如癫痫病，帕金病（Parkinson disease，PD）和阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）等的发病机制中起重要的调控作用（Granados-Riveron等，2016）。在弓形虫急性和慢性感染阶段，有人分别鉴定出76个和3个差异表达的circRNA，提示circRNA可能在弓形病的发病机制中起关键作用（Zhou等，2020）。通常，circRNA具有不同的microRNA的结合位点，意味着circRNA在microRNA靶基因表达的调控中可能发挥多种功能。
关于弓形虫基因调控中的RNA加工，RNA转运和RNA稳定性方面是一个尚未完全探索的领域。在弓形虫mRNA剪接中起重要作用的保守蛋白TgRRM1是一种新型的mRNA剪接调节剂（Suvorova等，2013）。在其他系统中，选择性剪接和RNA稳定性是重要的转录后调控基因表达机制。这些调节作用可能会受到细胞代谢状态的影响。研究显示，弓形虫转录因子TgAP2似乎与RNA剪接机制密切相关（Guttman等，2012），提示弓形虫RNA的剪接调控是潜在且重要的另一个研究热点。
（吴 翔 谭 峰）