转录是从 DNA 模板合成 RNA，是基因表达的第一步。在真核生物中，初级转录本经过大量加工以产生功能性 RNA 分子。转录本可以通过 RNA 测序 进行分析，并通过逆转录 PCR 进行扩增。

RNA聚合酶

原核生物具有单一RNA聚合酶，这是一种合成所有类型RNA的多亚基酶。核心酶由 α、β 和 β-prime 亚基组成，并与识别启动子序列的 σ 因子结合。 sigma-70 因子可识别具有 -10 和 -35 共有序列的标准细菌启动子。

真核生物具有三种核RNA聚合酶。 RNA 聚合酶 I 在核仁中转录核糖体 RNA 基因。 RNA 聚合酶 II 转录蛋白质编码基因以产生 mRNA 和许多非编码 RNA，其大型 C 末端结构域包含在转录过程中被磷酸化的七肽重复序列。 RNA 聚合酶 III 转录小 RNA，包括 tRNA、5S rRNA 和 snRNA。

转录起始

转录从引导 RNA 聚合酶到达正确起始位点的启动子序列开始。在真核生物中，RNA 聚合酶 II 需要在核心启动子处组装通用转录因子。 TFIID 含有 TATA 结合蛋白，可识别 TATA 盒，其他因子可招募 Pol II。介体复合物整合了来自增强子结合转录因子的调节信号。随后启动子清除，CTD 在丝氨酸 5 处被 TFIIH 磷酸化，从起始复合物中释放 Pol II。

伸长率

在延伸过程中，RNA 聚合酶沿着模板链移动，以 5 素数到 3 素数的方向合成 RNA。活性位点添加与模板互补的核糖核苷酸，不断生长的 RNA 链与 DNA 模板形成临时杂交体。转录泡随着聚合酶移动，DNA 在后面倒转，在前面解开。随着延伸的进行，CTD 在丝氨酸 2 处磷酸化，招募 RNA 加工因子。可能会发生暂停和回溯，从而提供监管检查点。

终止

聚合酶之间的终止机制不同。细菌 RNA 聚合酶终止于使延伸复合物不稳定的发夹结构，或通过主动解离复合物的 Rho 因子。 RNA 聚合酶 I 在终止子识别的特定序列处终止。 RNA 聚合酶 II 终止与聚腺苷酸化结合，前体 mRNA 的裂解触发转录物释放。 RNA 聚合酶 III 在模板中的一系列胸腺嘧啶残基处终止。

5-素数上限

Pol II 转录本的 5-prime 末端经过共转录修饰。通过 5 素数至 5 素三磷酸键以相反方向添加 7-甲基鸟苷帽。加帽酶被招募到磷酸化的 CTD 中。该帽可保护转录物免受 5-prime 核酸外切酶的影响，通过结合 eIF4E 增强翻译，并促进核输出。帽对于有效剪接和聚腺苷酸化也很重要。

RNA 剪接

大多数真核基因含有必须从前 mRNA 中去除的内含子。剪接由剪接体催化，剪接体是五个 snRNP 和众多蛋白质的动态复合物。该反应涉及两个酯交换步骤。首先，分支点腺苷的2-素数羟基攻击5-素数剪接位点，形成套索中间体。其次，5素外显子的游离3素羟基攻击3素剪接位点，连接外显子并释放套索内含子。

选择性剪接允许单个基因产生多个 mRNA 变体。超过 95% 的人类基因经历选择性剪接，极大地扩展了蛋白质组。剪接由分别结合 SR 蛋白和 hnRNP 的增强子和沉默子序列调节。

3-素数处理

Pre-mRNA 在聚腺苷酸化位点被切割，并通过聚腺苷酸聚合酶添加 100 至 250 个腺嘌呤残基的聚腺苷酸尾。裂解和聚腺苷酸化特异性因子识别 AAUAAA 聚腺苷酸化信号，而裂解刺激因子则结合下游富含 GU 的元件。裂解因子 I 和 II 进行核酸内切裂解。 Poly-A 结合蛋白覆盖尾部，保护 mRNA 免遭降解并促进翻译。