结构生物化学/核酸/转录
转录，也称为RNA合成，是一种将DNA核苷酸序列转录成RNA信息的方法。在这个过程中，遗传信息只是从一个分子复制到另一个分子。在原核转录中，mRNA遗传信息被制造出来，然后翻译成蛋白质。在原核生物中，翻译和转录可以在细胞质中同时发生。在真核转录中，遗传物质在细胞核中转录。真核生物中的转录比原核生物中的转录复杂得多。其原因之一是真核DNA中存在组蛋白。这些组蛋白往往阻碍聚合酶进入启动子。转录过程可以被认为是四个连续的步骤。第一步是起始步骤，在此步骤中，RNA聚合酶II（RNAPII）与DNA位点结合以与其他转录因子形成预起始复合物。其在DNA上的位置被称为“启动子”。第二步涉及一种称为解旋酶的酶，它解开DNA双螺旋。DNA解开后，可以根据DNA模板链开始合成RNA。需要注意的是，RNA的尿嘧啶与DNA的腺嘌呤配对。此步骤称为延伸步骤，在此步骤中，聚合酶通过称为启动子清除的过程离开启动子，并转录剩余的DNA链。转录的最后一步是合成终止。有不同的信号导致转录终止。此步骤也称为终止步骤，RNA聚合酶最终释放DNA。
RNA从DNA转录开始于RNA聚合酶识别DNA链上的启动子位点。这些启动子位点是被指定的基础序列，标记了长DNA链上转录的开始。DNA的RNA转录并非简单地从DNA链上的任何位置开始。仅仅依靠偶然事件在所需位置开始转录的可能性非常小，因此需要RNA聚合酶能够识别并启动转录的序列。DNA序列上的启动子位点为从DNA链上特定基因合成特定RNA序列提供了这些起始点。第一个被转录的核苷酸编号为+1。+1上游的核苷酸（在5'侧与+1相邻）将被识别为-1。
由于RNA聚合酶（从DNA合成RNA的酶）从5'到3'端聚合RNA，因此它附着的启动子位点始终位于上游，这意味着更靠近目标基因的5'端。通常，有一些分子附着在启动子位点上，随后募集RNA聚合酶附着在那里并开始转录；这些分子被称为转录因子。
在细菌中，在第一个被转录的核苷酸（-10区域）上游（5'）有两个不同的序列充当启动子位点并决定转录的起始位置。其中一个位于第一个被转录的核苷酸5'端10个核苷酸处，被称为Pribnow盒，其共有序列为“TATAAT”。另一个位于更上游的-35区域，其共有序列为“TTGACA”。请注意，大多数情况下，第一个被转录的核苷酸是嘌呤。
引导RNA聚合酶到基因的蛋白质是σ因子。σ因子通过α亚基与RNA聚合酶结合，然后帮助核心酶检测或识别特定的DNA序列，这称为启动子。单个细菌物种也可以产生几种不同的σ因子。它们还有助于核心RNA聚合酶定位基因起始附近的一致启动子序列。
细菌DNA模板----------------TTGACA(-35)-----------TATAAT/Pribnow(-10)------------RNA起始(+1)07:15, 2010年11月21日（UTC）07:15, 2010年11月21日（UTC）~~
在真核生物中，启动子位点存在于-25区域，其共有序列为“TATAAA”。此序列称为“TATA盒”或Hogness盒。当细胞想要转录DNA链时，“TATA结合蛋白”（转录因子）附着在TATA盒上，随后有助于使RNA聚合酶附着在那里并开始合成RNA。除了TATA盒之外，大多数真核生物在-75区域还有一个第二个启动子位点，称为CAAT盒，其共有序列为GGNCAATCT。最后，真核生物中的RNA转录也受到增强子序列的存在的刺激，这些增强子序列位于5'或3'侧与+1区域相距较远的位置。
真核DNA模板------------CAAT盒(-75)/可选----------TATA盒(-25)------------RNA起始(+1)07:15, 2010年11月21日（UTC）07:15, 2010年11月21日（UTC）Anneyoh (讨论) 07:15, 2010年11月21日（UTC）
注意：并非所有启动子位点的碱基序列都相同。它们被称为共有序列，因为它们具有共同的特征，但是几乎所有启动子序列都与理想化的共有序列相差一到两个碱基。
复制DNA的酶在确定结合特异性时并不完全依赖于碱基序列。三维结构在确定复制蛋白结合位置方面也很重要。对于大多数DNA结合蛋白，通过氢键或疏水接触读取碱基对不足以解释特异性。结合位点内的小沟形状可以通过DNA结合分子的互补的一组碱性侧链“读取”，最常见的是精氨酸，但也包括赖氨酸，当以正确的构象呈现时。
扭结可以通过创造增强蛋白质-DNA和蛋白质-蛋白质接触的构象来促进结合特异性。分解代谢激活蛋白（CAP）的DNA结合位点在两个步骤处显示出较大的扭结，导致DNA围绕蛋白质弯曲约90◦。步骤处的扭结为精氨酸残基与该位点的胸腺嘧啶进行部分堆积相互作用创造了空间。
当RNAPII在转录延伸期间沿着基因（或染色质）转录时，它必须找到一种方法来处理核小体。应对核小体的一种方法是在转录之前将其分解成单独的组蛋白和解开的基因（如图所示）。然后，当RNAPII沿着解开的基因链转录时，分离的组蛋白可能会使基因盘绕形成核小体。组蛋白能够进一步分解成亚基，包括H2A/H2B二聚体（以红色表示）和H3/H4二聚体（以黄色表示）。核小体分解成组蛋白通常由ATP依赖性染色质重塑因子和组蛋白伴侣协助。一些已鉴定的ATP依赖性染色质重塑因子包括SWI-SNF、ISWI、CHD和INO80/SWR。FACT（促进染色质转录）是组蛋白伴侣的一个例子，它在基因上使核小体不稳定以促进转录延伸方面也起着重要作用。主要功能是去除核小体上的H2A/H2B二聚体。
RNAPII还必须确保插入正确的核苷酸。这是通过位于RNAPII活性位点下方的称为触发环的特定结构来实现的，核苷酸在此结合。触发环的功能是使核苷酸以正确的方向排列，以便与转录基因链形成磷酸二酯键。只有正确的核苷酸能够以正确的方向与特定的触发环对齐，这使得RNAPII能够确保插入正确的核苷酸。
延伸机制在RNAPII保真度中也起着重要作用。转录延伸通过布朗棘轮机制完成，该机制允许RNAPII在基因上来回移动。通过去除错位的核苷酸并再次插入正确的核苷酸，RNAPII不仅可以提高保真度，还可以提高进一步插入核苷酸的速度。这种错位核苷酸的去除通常需要鼓励转录裂解的通用因子，例如TFIIS。
在RNA转录物的延伸中，σ因子与转录复合物保持关联，直到大约9个碱基连接在一起。[微生物学]。然后，原始的RNA聚合酶继续沿着模板移动，并以每秒45个碱基对的速度合成RNA。
组蛋白修饰与转录延伸呈正相关。换句话说，转录延伸需要增加组蛋白修饰量才能以更快的速度发生。组蛋白修饰之一包括组蛋白乙酰化，它是由组蛋白乙酰转移酶（HATs）和组蛋白脱乙酰酶（HDACs）催化的。组蛋白甲基化是另一种组蛋白修饰，它会干扰转录延伸以调节组蛋白乙酰化的速率。据信组蛋白修饰与组蛋白的分解有关，从而增强转录延伸。
转录抑制
多梳蛋白家族（PcG）对于生物体从细胞发育到组织至关重要。PcGs形成具有多个亚基的蛋白复合物，作为转录抑制因子，在细胞分化和生物体正常发育过程中的生长过程中控制着数千到数十万个基因。大多数多细胞生物体需要PcGs才能生长和发育。由于这些相同的PcGs通过调节细胞周期、癌症、X染色体失活、细胞命运、干细胞通路和分化等发育问题，因此同源异型（HOX）基因在发育过程中得到正确表达。作为蛋白质，当它们靶向特定基因并因此下调其转录时，它们也包含酶样的功能。它们的工作包括招募其他协同作用的抑制因子。PcG蛋白可以最好地描述为两部分：PRC1和PRC 2。它们具有独特的功能。PRC 1催化组蛋白H2A的泛素化，这导致通过使染色质更紧密并减少可用性来抑制基因转录。PRC 2作为组蛋白H3甲基化的催化力，以抑制zeste 12和外胚层的发生。PcG不会在所有细胞中附着相同的基因集。调节PcG蛋白结合到细胞启动子的机制和DNA模式必须是特定且复杂的。如前所述，PcG并不单独工作，它招募其他因子和蛋白质在基因转录抑制过程中提供帮助。BCL6共抑制因子，也称为BCOR，有助于患有眼面心齿综合征（OFCD）患者的转录抑制。PcG和BCOR的复合物靶向生殖细胞基因。最著名的例子表明信号通路如何帮助PcF的表达方式是刺猬信号通路，该通路在胚胎发育中很重要。这种声音刺猬配体（SHH）以其在癌症进展和干细胞成熟中的作用而闻名。还需要进行更多的研究。
来源
由多梳蛋白介导的转录抑制 Lluı´s Morey1,2 和 Kristian Helin1,2 1哥本哈根大学生物技术研究与创新中心 (BRIC)，Ole Maaløes Vej 5，2200 哥本哈根，丹麦 2表观遗传学中心，Ole Maaløes Vej 5，2200 哥本哈根，丹麦
当DNA受到紫外线损伤时，它会被阻碍继续进行RNAPII的转录。结果，受损的DNA可以通过称为转录偶联核苷酸切除修复（TC-NER）的机制进行修复。另一种修复方法是RNAPII的多泛素化。这两种修复机制都涉及RNAPII的活性以及受损DNA部分的降解或去除。
观察结果还显示了转录延伸和诱变（或简称为DNA链之间的突变）之间的一些关系。尽管关于转录延伸和诱变之间特定相互作用的发现很少，但观察结果表明转录延伸速率的增加会导致DNA链之间突变水平的增加。这探究了转录水平与DNA复制保真度之间的关键关系。
尽管高度转录的区域大部分时间都是单链的，但DNA复制期间的诱变率并没有增加，但主动转录会干扰DNA聚合酶的精确性，因为它将核苷酸添加到模板链中。单链DNA可能不受染色质蛋白和核小体的保护，但几乎没有证据表明转录对DNA模板链具有诱变性。
在转录相关重组（TAR）中，DNA聚合酶和RNA聚合酶II可以产生包含DNA和RNA核苷酸的杂合mRNA链，这些链称为R环。R环导致基因组不稳定，因为细胞在复制过程中试图激活S期检查点时遇到麻烦。带有R环的突变体通常无法通过S期并且不可行。
酶RECQL5解旋酶可能在维持基因组稳定性方面也发挥作用。RECQL5是一种蛋白质，在防止复制叉崩溃或崩溃方面发挥作用，这会导致DNA损伤以及DNA双链断裂的积累，如果突变发生在编码区域，这将干扰未来的复制和转录。与RECQL5相似的蛋白质的突变导致癌症发生率增加。
有时，多个RNAPII可能结合到同一基因链上以进行转录延伸。这促进了聚合酶之间的基因交通，这可能导致转录延伸速率降低或迫使聚合酶以更快的速率向前移动。但是，目前对此现象知之甚少，例如交通如何以及为什么导致聚合酶对交通的反应方式。一些人假设主要原因与聚合酶之间由于在同一链上以不同的速率延伸而导致的频繁碰撞直接相关。
tRNA是一种RNA分子，因此是从DNA转录而来，除此之外，它与转录关系不大。tRNA的主要作用在于翻译，在翻译过程中它与成熟的mRNA相互作用，将它携带的适当氨基酸带到正在生长的多肽链上。