转录

DNA基因中的信息如何被复制到RNA中——这是基因表达的第一步，也是大部分调控发生的地方。

Definition

转录是利用DNA一条链作为模板，由RNA聚合酶催化合成RNA分子的过程，产生信使RNA、核糖体RNA、转运RNA以及其他源自基因编码信息的RNA。

Scope

本领域涵盖了从起始到终止的DNA依赖性RNA合成，包括RNA聚合酶、启动子和因子识别（选择转录起始位点）、延伸步骤、初级转录本成熟为功能性RNA，以及终止合成的信号。它将转录视为一种机制和控制点；下游的翻译和调控网络的更广泛逻辑在相邻领域中涵盖。

Sub-topics

• 启动子与转录因子
• RNA聚合酶与转录起始
• RNA加工与剪接
• 转录终止

Core questions

• RNA聚合酶如何找到基因并在正确的位置开始合成？
• 哪条链被用作模板，RNA是如何构建的？
• 初级转录本如何加工成成熟的、有功能的RNA？
• 细胞如何知道在哪里停止转录？

Key theories

中心法则——DNA到RNA

序列信息通过转录从DNA流向RNA，将RNA定义为将遗传信息传递给蛋白质合成的中间体，正如克里克在中心法则中所阐述的。

模板导向的单链合成

RNA聚合酶读取一条DNA链，并在没有引物的情况下以5'→3'方向合成互补RNA，转录的是确定的单位而不是复制整个染色体。

Mechanisms

转录分三个阶段进行。在起始阶段，RNA聚合酶在启动子序列和（在真核生物中）通用转录因子的引导下，结合并解开DNA形成开放复合体，并开始RNA合成。在延伸阶段，聚合酶沿着模板移动，延伸RNA并维持一个转录泡。在终止阶段，特定信号释放聚合酶和已完成的转录本。在真核生物中，初级转录本会进一步加工——加帽、剪接和聚腺苷酸化——以产生成熟的RNA。

Clinical relevance

由于转录是基因表达的主要控制点，其组分和调控因子是广泛的药物靶点，并在许多疾病中失调；此处仅作为其重要性而非临床指导。

History

信使RNA和RNA聚合酶在20世纪60年代初的发现确立了转录作为一个独立的步骤；克里克1970年对中心法则的重申确定了它在遗传信息流中的位置，后来对RNA聚合酶的结构研究详细阐明了现在作为标准教授的机制。

Key figures

• Francis Crick
• Roger Kornberg
• Robert Roeder

Seminal works

• crick1970
• watson2013

Frequently asked questions

转录和复制有什么区别？

复制是为了细胞分裂而将整个基因组复制成DNA，而转录是将单个基因复制成RNA，作为表达它们的第一步。

整个DNA分子会一次性被转录吗？

不会。转录作用于确定的转录单位，从启动子开始并在终止信号处结束，因此在任何时候只有选定的区域被复制成RNA。