ダウンレギュレーションとアップレギュレーション
すべての生細胞は、細胞膜の外側から発生するシグナル(信号)を受信して処理する能力を持っている。これは、細胞膜に埋め込まれた細胞表面にあることが多い受容体と呼ばれるタンパク質によって行われる。そのようなシグナルと受容体が相互作用するとき、細胞の分裂や死滅、物質の生成、細胞の中へ出入りするなど、事実上、細胞に何かを指示する。細胞が化学的なメッセージに応答する能力は、そのメッセージに同調する受容体の存在に依存する。メッセージに同調する受容体が多ければ多いほど、細胞はそのメッセージに応答する。
受容体は、細胞のDNA内の命令から作成または発現して、シグナルが弱いときには増加(アップレギュレート)し、強いときには減少(ダウンレギュレート)する。また、受容体のレベルは、細胞が必要としなくなった受容体を分解するシステムを調節することで、アップレギュレートまたはダウンレギュレートさせることができる。
受容体のダウンレギュレーションは、受容体が慢性的に過剰な量のリガンド、すなわち内因性メディエーターまたは外因性薬物のいずれかに曝露された場合にも起こる可能性がある。
生物の遺伝子産物の産生という生物学的文脈では、ダウンレギュレーション(英: downregulation)または発現低下、下方制御、下向き調節とは、外部からの刺激に応答して、細胞がRNAやタンパク質などの細胞成分の量を減少させるプロセスのことである。このような成分の増加を伴う相補的プロセスは、アップレギュレーション(英: upregulation)または発現上昇、上方制御、上向き調節と呼ぶ。
ダウンレギュレーションの例は、ホルモンや神経伝達物質などの分子によって特定の受容体が活性化されると、その受容体の発現が細胞内で減少し、その分子に対する細胞の感度が低下することが挙げられる。これは、局所的に作用するネガティブフィードバックメカニズムの例である。
アップレギュレーションの例は、ダイオキシンのような生体異物の分子に暴露された肝細胞の応答である。この状況では、細胞はシトクロムP450酵素の産生を増加させ、次にそれらがダイオキシン分子の分解を増加させる。
RNAやタンパク質のダウンレギュレーションやアップレギュレーションは、エピジェネティックな変化によっても生じることがある。体細胞系列において、エピジェネティックな変化は、永久的または半永久的に続く可能性がある。このようなエピジェネティックな変化によって、RNAやタンパク質の発現が、外部からの刺激に応答しなくなることがある。これは、たとえば、薬物依存症または癌への進行(英語版)中に起こる。