转录是由脱氧核糖核酸的核苷酸序列指导合成信使RNA的过程。它是基因表达的基本步骤，既产生编码蛋白质的信使RNA，也产生无需经过翻译就能发挥作用的RNA。负责这一过程的主要酶是RNA聚合酶，它以选定的DNA片段为模板，合成RNA转录本。与DNA复制不同，转录通常只复制特定区域，而不是复制整个基因组。(genome.gov)
模板、产物与方向性
在一个转录单位内，DNA的一条链充当模板。RNA聚合酶沿3′至5′方向读取这条链，同时沿5′至3′方向延伸RNA。互补配对决定了RNA的序列：DNA中的腺嘌呤对应RNA中的尿嘧啶，胸腺嘧啶对应腺嘌呤，鸟嘌呤对应胞嘧啶，胞嘧啶对应鸟嘌呤。因此，RNA的序列与另一条DNA链，即编码链的序列相似，只是以尿嘧啶取代了胸腺嘧啶。同一DNA分子上的不同基因可以分别使用不同的链作为模板。(reach.cdc.gov)
转录的底物是核糖核苷三磷酸，它们既提供核苷酸单元，也提供链延伸所需的化学能。聚合酶在相邻单元之间形成磷酸二酯键，同时释放焦磷酸。与负责DNA复制的酶不同，细胞内的RNA聚合酶无需已有的引物就能开始合成一条链。在转录过程中，DNA会局部解旋，但不会被消耗，也不会永久转化为RNA。(ncbi.nlm.nih.gov)
转录产物包括信使RNA（mRNA），它为翻译（生物学）过程提供模板，用于合成蛋白质；转录也产生核糖体RNA和转运RNA等功能性RNA。转录与翻译是不同的过程：前者合成核酸，后者则利用RNA携带的信息组装多肽。(ncbi.nlm.nih.gov)
起始、延伸与终止
起始阶段确定RNA合成从何处开始，以及复制哪一条DNA链。启动子是转录装置能够识别的一段DNA区域。聚合酶及相关因子在此组装，打开双螺旋中的一小段，并将模板置于酶的活性位点。合成初期可能产生一些短RNA，在聚合酶脱离启动子、进入有效延伸阶段之前，这些短RNA就已释放。(ncbi.nlm.nih.gov)
延伸是不断向RNA的3′端添加核苷酸的过程。移动中的转录泡使模板暴露出来，同时聚合酶内部形成一小段RNA–DNA杂交双链。新合成的RNA与DNA分离，DNA两条链则在酶的后方重新结合。延伸不一定连续进行：聚合酶可能暂停，而相关因子会影响它是恢复合成还是终止转录。(ncbi.nlm.nih.gov)
终止使合成结束，并使转录复合物解离。在细菌中，内在终止通常涉及RNA发夹结构及其后方富含尿嘧啶的序列。另一条主要途径依赖Rho蛋白，它沿RNA移动，促进延伸复合物解体。这些都是转录终止机制，与翻译过程中对终止密码子的识别不同。(ncbi.nlm.nih.gov)
对于真核生物的许多蛋白质编码基因，转录终止与新生RNA的切割及其成熟3′端的形成相耦联。RNA聚合酶II通常会越过切割位点继续转录一段距离，随后才脱离；因此，成熟信使RNA的末端不一定与转录停止的位置重合。(ncbi.nlm.nih.gov)
不同细胞生物之间的差异
细菌通常以一种主要的多亚基RNA聚合酶合成各类RNA。σ因子赋予聚合酶识别特定启动子的能力。由于细菌没有由膜包围的细胞核，在mRNA尚未完成转录时，核糖体就可以开始翻译正在合成的mRNA。(ncbi.nlm.nih.gov)
古菌也使用一种主要的RNA聚合酶，但其结构和基础起始因子更接近真核生物，而非细菌。古菌的转录起始通常涉及TATA结合蛋白和转录因子B，而不是细菌的σ因子。因此，没有细胞核并不意味着转录装置一定与细菌相同。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
在真核生物中，核基因的转录大多发生在细胞核内。三种主要的核内RNA聚合酶各有专门的作用：
- RNA聚合酶I合成主要核糖体RNA的前体。
- RNA聚合酶II转录蛋白质编码基因及众多非编码RNA基因。
- RNA聚合酶III合成转运RNA、5S核糖体RNA及其他几种小RNA。
聚合酶II需要通用转录因子参与，才能组装起始复合物并在启动子处开始转录。(ncbi.nlm.nih.gov)
RNA加工
新合成的转录本不一定就是成熟且具有功能的RNA。在真核生物中，前体mRNA通常会加上5′端帽，经历RNA剪接，并通过多聚腺苷酸化获得多聚腺苷酸尾。剪接会去除内含子并连接外显子；可变剪接则可以从同一前体生成不同的成熟信使RNA。许多加工事件在转录仍在进行时就已发生，而不是只有在聚合酶完成合成后才发生。核糖体RNA和转运RNA也会经历各自特有的成熟过程。(ncbi.nlm.nih.gov)
调控与测量
转录调控决定基因在何时、何处以及以多大强度表达。具有序列特异性的转录因子可以通过影响聚合酶的募集和活性来激活或抑制转录。在真核生物中，增强子可以通过涉及DNA成环的相互作用，在远距离发挥作用。DNA包装成染色质后，调控序列的可及性会发生变化，而DNA甲基化则提供了额外一层调控。调控既可影响起始，也可影响合成的后续阶段。(ncbi.nlm.nih.gov)
转录组是一个细胞或样本中存在的全部RNA转录本的集合。测量转录组可以揭示特定条件下哪些基因组区域得到了表达。然而，RNA丰度同时受到合成和降解的影响，因此，某种RNA的现存量并不等同于其转录速率。正因如此，测量已积累的转录本与测量正在进行的RNA合成是不同的。(genome.gov)