轉錄需要完整的雙鍊DNA，但每次轉錄僅以其中一條鍊為模闆，稱為模闆鍊，另一條鍊稱為編碼鍊。轉錄的過程分為起始（initiation）、延伸（elongation）和終止（termination）三個階段。

起始階段包括對雙鍊DNA特定部位的識别、局部解鍊以及形成最初的一段RNA。第一個核苷酸摻入的位置稱為轉錄起點（transcription start site，TSS）。以前認為形成第一個磷酸二酯鍵就會進入延伸階段，但現在認為起始過程比較複雜，當進入延伸階段時已經合成了一小段RNA。

轉錄的基本過程

起始後RNA聚合酶（RNAP）構象改變，沿模闆移動，持續合成RNA，即進入延伸階段。而當聚合酶到達轉錄終點時，在終止因子的幫助下停止合成反應，酶和RNA鍊脫落，轉錄結束。

代謝途徑的第一步經常是限速步驟。同理，轉錄是基因表達的第一步，所以是基因表達調控的關鍵步驟。而在轉錄的3個階段中，起始階段的調控最為重要。

對于轉錄起始的調控，啟動子是最重要的調控元件。啟動子（promoter）是RNA聚合酶識别、結合以開始轉錄的DNA序列。啟動子對基因的表達非常重要，可以決定基因在什麼組織、什麼生長階段或什麼條件下表達，也可以決定表達的頻率等。

強啟動子平均2秒鐘啟動一次轉錄，而弱啟動子需要10分鐘以上。研究表明，對于不同的啟動子序列，生産性轉錄速率（即從給定啟動子合成全長RNA産物）的變化可能超過一萬倍。

啟動子可以看作DNA上的一系列标志，指示出轉錄的起點、解開雙螺旋的位點、RNAP以及各種轉錄相關蛋白的結合位點等等。根據這些信息，轉錄才能順利開始。

原核生物的啟動子通常位于基因上遊（5’端），由幾段保守序列構成。在轉錄起點（TSS）上遊約5-10堿基處有保守序列TATAAT，稱為Pribnow box或-10 box。其AT豐富，有助于局部解鍊。

在大約-35位有一段保守的TTGACA序列，稱為-35序列或Sextama box，提供RNA聚合酶識别的信号。這兩段序列和轉錄起點都是轉錄必不可少的，稱為核心啟動子（core promoter）。

細菌的RNAP與核心啟動子。J Mol Biol. 2019 Sep 20; 431(20): 3947–3959.

原核生物主要通過σ因子（RNAP的σ亞基）來識别啟動子。σ因子有許多種類，針對不同情況。其中研究較多的是σ70，負責細菌管家基因的轉錄。σ70有4個結構域，都與核心酶和啟動子相互作用。其中結構域2和4分别與-10和-35區結合。

更上遊的-40至-60區域稱為上遊控制元件（upstream control element，UCE）或up element，可與核心酶α亞基羧端結構域（αCTD）作用，誘導上遊DNA在RNAP上彎曲和包裹。

細菌啟動子與RNAP的相互作用。Biomolecules. 2015 Jun; 5(2): 1035–1062.

轉錄起始過程可以細分為3個步驟：RNAP全酶與啟動子DNA結合形成封閉複合物或“預啟動”複合物；轉錄起始位點周圍的DNA解鍊形成開放複合物；最後通過“啟動子解脫”（promoter escape）過程從起始過渡到延伸階段。

原核與真核生物的轉錄起始過程。Curr Opin Genet Dev. 2008 Apr; 18(2): 130-136.

在啟動過程中，RNAP全酶首先搜索并特異性識别啟動子DNA，形成通常稱為RPC的初始封閉複合物。其中R代表RNAP，P代表promoter，C代表closed。之後αCTD與上遊元件相互作用，使上遊DNA彎曲包裹RNAP，從而使下遊雙鍊DNA彎曲進入RNAP的活性位點裂縫，形成高級封閉複合物。

封閉複合物通過一系列構象變化打開啟動子DNA，形成開放複合物RPO。其具體過程還不十分清楚，現已發現有肝素敏感的早期中間體I1，其中啟動子DNA為雙鍊形式。它會緩慢轉變為抗肝素的晚期中間體I2，其帶有單鍊DNA泡（−11至 2）。I2最終轉變為穩定的開放複合物。針對這一過程有不同模型。

封閉複合物向開放複合物的轉變。J Mol Biol. 2019 Sep 20; 431(20): 3947–3959.

形成穩定的開放複合物後，聚合酶開始進行RNA合成，但并非每次合成都能順利進入延伸階段。當RNAP合成9至11 nt長度的RNA後，如果RNAP能夠與啟動子脫離，就可以進入延伸階段。如果RNAP不能與啟動子脫離，就會釋放短的RNA，還原為RPo并重新啟動RNA合成，稱為流産途徑。生産和失敗途徑之間的平衡取決于啟動子和初始轉錄序列。

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