同种生物3类聚合酶有“共享”小亚基的倾向，即有几个小亚基是其中3类或2类聚合酶所共有的。
2. 转录复合物
启动子选择阶段包括RNA聚合酶全酶对启动子的识别，聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭复合物（closed complex，此时，DNA仍处于双链状态）。
然后，封闭复合物转变成开放复合物（open complex），聚合酶全酶所结合的DNA序列中有一小段双链被解开。对于强启动子来说，从封闭复合物到开放复合物的转变是不可逆的，是快反应。
开放复合物与最初的两个NTP相结合并在这两个核苷酸之间形成磷酸二酯键后即转变成包括RNA聚合酶、DNA和新生RNA的三元复合物。除RNA聚合酶之外，真核生物转录起始过程中至少还需要7种辅助因子参与。
一般情况下，转录起始复合物可以进入两条不同的反应途径：
合成并释放2-9个核苷酸的短RNA转录物，即所谓的流产式起始；
尽快释放σ亚基，转录起始复合物通过上游启动子区并生成由核心酶、DNA和新生RNA所组成的转录延伸复合物。
录延伸复合物较为稳定，可长时间与DNA模板结合而不解离。只有在遇到转录终止信号时，RNA聚合酶才停止加入新的核苷酸，RNA-DNA杂合物解离，释放转录产物并导致聚合酶本身从模板DNA上脱落。
课外作业掌握RNA聚合酶的类型和功能。
3.2 启动子与转录起始
大肠杆菌RNA聚合酶与启动子的相互作用主要包括启动子区的识别、酶与启动子的结合及σ因子的结合与解离。
3. 2. 1 启动子区的基本结构
启动子是一段位于结构基因5’端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地相结合并具有转录起始的特异性。
转录的起始是基因表达的关键阶段，而这一阶段的重要问题是RNA聚合酶与启动子的相互作用。启动子的结构影响了它与RNA聚合酶的亲和力，从而影响了基因表达的水平。
转录起点是指与新生RNA链第一个核苷酸相对应DNA链上的碱基，通常为嘌呤。把起点5'末端的序列称为上游（upstream），而把其3'末端的序列称为下游（downstream）。起点为+1，下游方向依次为+2、+3……等，上游方向依次为–1、–2、–3……等等。
转录单元（transcription unit）是一段从启动子开始至终止子（terminator）结束的DNA序列。
启动子区结构特点
Pribnow将RNA聚合酶全酶与模板DNA结合后，用DNaseI降解DNA，得到41～44个核苷酸对的DNA片段。
序列分析发现，在被保护区内有一个由5个核苷酸组成的保守序列，是聚合酶结合位点，称为Pribnow区，其中央大约位于起点上游10bp处，所以又称为–10区。
科学家又从噬菌体的左、右启动子PL及PR和SV40启动子的–35 bp附近找到了另一段共同序列：TTGACA。
现已证实大部分启动子都存在这两段共同序列，即位于–10 bp处的TATA区和–35 bp处的TTGACA区，它们是RNA聚合酶与启动子的结合位点。
真核基因的启动子在–25～–35区含有TATA序列，在–70～–80区含有CCAAT序列（CAAT box），在–80～–110含有GCCACACCC或GGGCGGG序列（GC box）。
习惯上，将TATA区上游的保守序列称为上游启动子元件（upstream promoter element，UPE）或称上游激活序列（upstream activating sequence，UAS）。
如果把Pribnow区从TATAAT变成AATAAT就会使该启动子发生下降突变；如果增加Pribnow区的共同序列，将乳糖操纵子的启动子中的TATGTT变成TATATT，就会提高启动子的效率，称为上升突变。
已在SV40的转录单元上发现其转录起始位点上游约200bp处有两段72bp长的重复序列，它们不是启动子的一部分，但能增强或促进转录的起始，因此，称这种能强化转录起始的序列为增强子或强化子（enhancer）。
TATA区的主要作用是使转录精确地起始。如果除去TATA区或进行碱基突变，转录产物下降的相对值不如CAAT区或GC区突变后明显，但发现所获得的RNA产物起始点不固定CAAT区和GC区主要控制转录起始频率，基本不参与起始位点的确定。
SV40的早期基因，缺少TATA和CAAT区，只有6个串联在上游–40～–110位点的GC区；而组蛋白H2B，不含GC区，但有两个CAAT区，一个TATA区。
3. 3 原核与真核生物mRNA的特征比较
mRNA在大肠杆菌细胞内占总RNA的2%左右，tRNA占16%，rRNA则占80%以上。
真核细胞的mRNA往往以较大相对分子量的前体RNA出现在核内，只有成熟的、相对分子质量明显变小并经化学修饰的mRNA才能进入细胞质，参与蛋白质的合成。所以，真核细胞mRNA的合成和功能表达发生在不同的空间和时间范畴内。
3. 3. 1 原核生物mRNA的特征
1)半衰期短。
原核生物中，mRNA的转录和翻译是在同一个细胞空间里同步进行的，蛋白质合成往往在mRNA刚开始转录时就被引发了。
大多数细菌mRNA在转录开始1分钟后就开始降解。mRNA降解的速度大概只有转录或翻译速度的一半。科学家发现每过大约2分钟，体系中出现新生蛋白质的速度就下降50%。
2)原核细胞的mRNA（包括病毒）有时可以编码几个多肽，而真核细胞的mRNA最多只能编码一个多肽。
我们把只编码一个蛋白质的mRNA称为单顺反子mRNA（monocistronic mRNA），把编码多个蛋白质的mRNA称为多顺反子mRNA（polycistronic mRNA）。
几乎所有mRNA都可以被分成3部分：编码区和位于AUG之前的5’端上游非编码区以及位于终止密码子之后不翻译的3’端下游非编码区。编码区从起始密码子AUG开始经一连串编码氨基酸的密码子直至终止密码子。
第一个蛋白质合成终止以后，核糖体分解成大、小亚基，脱离mRNA模板，第二个蛋白的翻译必须等到新的小亚基和大亚基与该蛋白起始密码子相结合后才可能开始（图3-12A）。
前一个多肽翻译完成以后，核糖体大、小亚基分离，小亚基也可能不离开mRNA模板，而是迅速与游离的大亚基结合，启动第二个多肽的合成（图3-12B）。
一个顺反子的翻译有时完全取决于它前面顺反子的翻译，因为只有第一个翻译起始位点是暴露的，在这个顺反子翻译产生多肽的过程中，核糖体的运动破坏了后续顺反子的二级结构，使起始位点较容易与核糖体相结合形成起复合物（图3-13）。
3)原核生物mRNA的5’端无帽子结构，3’端没有或只有较短的多聚（A）结构。
原核生物起始密码子AUG上游7-12个核苷酸处有一被称为SD序列（Shine –Dalgarno sequence）的保守区，因为该序列与16S-rRNA 3’端反向互补，所以被认为在核糖体-mRNA的结合过程中起作用。
4)原核生物常以AUG（有时GUG，甚至UUG）作为起始密码子，而真核生物几乎永远以AUG作为起始密码子。
3. 3. 2 真核生物mRNA的特征
编码功能蛋白的真核基因都通过RNA聚合酶II进行转录，几乎都是单顺反子，其长度在几百到几千个核苷酸之间。
一个完整的基因，不但包括编码区（coding region），还包括5' 和3' 端长度不等的特异性序列，它们虽然不编码氨基酸，却在基因表达的过程中起着重要作用。
1)真核生物mRNA的5’端存在“帽子”结构。
真核生物基因转录一般从嘌呤（主要是A，也可能是G）起始，其5’端大都经过修饰，第一个核苷酸保留了5’端的三磷酸基团。
用核酸酶处理成熟mRNA，其5’端并不产生预期的核苷三磷酸，而产生以5’-5’三磷酸基团相连的二核苷酸，5’终端是一个在mRNA转录后加上去的甲基化鸟嘌呤。
mRNA的帽子结构常常被甲基化。第一个甲基出现在所有真核细胞的mRNA中（单细胞真核生物 mRNA主要是这个结构），由尿苷酸-7甲基转移酶催化，称为零类帽子（cap0）。
如在第二个核苷酸(原mRNA 5’第一位)的2’-OH位上加另一个甲基，这步反应由2’-O-甲基转移酶完成。一般把有这两个甲基的结构称为1类帽子（cap1），真核生物中以这类帽子结构为主。
当mRNA原第二位核苷酸是腺嘌呤时，其N6位有时也被甲基化，这一反应只能在2’-OH被甲基化以后才能发生。
在某些生物细胞内，mRNA链上的第三个核苷酸的2’-OH位也可能被甲基化，因为这个反应只以带有1类帽子的mRNA为底物，所以被称为2类帽子（cap2）。有2类帽子的mRNA只占有帽mRNA总量的10%-15%以下。
2)绝大多数真核生物mRNA具有多聚(A)尾巴。
除组蛋白基因外，真核生物mRNA的3’末端都有多聚（A）序列，其长度因mRNA种类不同而变化，一般为40-200个左右。
真核基因的3' 末端转录终止位点上游15～30bp处的保守序列AAUAAA对于初级转录产物的准确切割及加多聚（A）是必需的（图3-16）。
多聚(A)是mRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式，它大大提高了mRNA在细胞质中的稳定性。 mRNA刚从细胞核进入细胞质时，其多聚(A)尾巴一般比较长，随着mRNA在细胞质内逗留时间延长，多聚(A)逐渐变短消失，mRNA进入降解过程。
课外作业掌握真核生物mRNA结构的特点。
3. 4 转录的终止和抗终止
RNA聚合酶启始基因转录后，就沿模板5’→3’方向不停地移动，合成RNA链直到碰上终止信号时才与模板DNA相脱离并释放新生RNA链。所有参与形成RNA-DNA杂合体的氢键都被破坏，模板DNA链与有意义链重新组合成DNA双链。
3. 4. 1 不依赖于ρ因子的终止
终止位点上游一般有一个富含GC碱基的二重对称区，由这段DNA转录产生的RNA容易形成发卡式结构。在终止位点前面有一段由4-8个A组成的序列，所以转录产物的3’端为寡聚U，这种结构特征的存在决定了转录的终止。
新生RNA中出现发卡式结构会导致RNA聚合酶的暂停，破坏RNA-DNA杂合链5’端的正常结构。寡聚U的存在使杂合链的3’端部分出现不稳定的rU•dA区域，两者共同作用使RNA从三元复合物中解离出来。
终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短有关，随着发卡式结构（至少6bp）和寡聚U序列（至少4个U）长度的增加，终止效率逐步提高。
3. 4. 2 依赖于ρ因子的终止
提纯的RNA聚合酶并不能识别特异性的转录终止信号，而加入大肠杆菌ρ因子后该聚合酶就能在DNA模板上准确地终止转录。ρ因子是一个相对分子质量为2.0×105的六聚体蛋白，它通过催化NTP的水解促使新生RNA链从三元转录复合物中解离。
RNA合成起始以后，ρ因子即附着在新生的RNA链上，靠ATP水解产生的能量，沿着5’→3’方向朝RNA聚合酶移动，到达RNA的3’-OH端后取代了暂停在终止位点上的RNA聚合酶，使之从模板DNA上释放mRNA，完成转录过程。
3.5 RNA Pol I和Pol III介导的基因转录
RNA Pol I 只用于合成pre-rRNA．有三大特征：
1. pre-rRNA组成一个长的转录单元；
2. 真核生物基因组上rDNA区中成熟rRNA基因相对位置和方向永远相同（５’－＞18Ｓ，5.8 S和28 S－＞３’)；
3.无论原核还是真核生物中，pre-rRNA转录单元都显著长于成熟rRNA的总和．
3. 6 内含子的剪接、编辑及化学修饰
3. 6. 1 RNA中的内含子
因为真核基因表达往往伴随着RNA的剪接过程（splicing），从mRNA前体分子中切除被称为内含子（intron）的非编码区，并使基因中被称为外显子（exon）的编码区拼接形成成熟mRNA。
真核基因大多是断裂的，也就是说，一个基因可由多个内含子和外显子间隔排列而成。研究表明，内含子在真核基因中所占的比例很高，甚至超过99%（表3-7）。
由DNA转录生成的原始转录产物——核不均一RNA（hnRNA, heterogeneous nuclear RNA），即mRNA的前体，经过5’加“帽”和3’酶切加多聚腺苷酸，再经过RNA的剪接，编码蛋白质的外显子部分就连接成为一个连续的可译框（open reading frame，ORF），通过核孔进入细胞质，作为蛋白质合成的模板。
真核基因平均含有8-10个内含子，前体分子一般比成熟mRNA大4-10倍。
内含子的“功能”及其在生物进化中的地位是一个引人注目的问题。
许多人类疾病是内含子剪接异常引起的。地中海贫血病人的珠蛋白基因中，大约有1/4的核苷酸突变发生在内含子的5’或3’边界保守序列上，或者直接干扰了前体mRNA的正常剪接。
表3-9总结了存在于生物体内的各种内含子，其中GU-AG或AU-AC分别代表了不同内含子的5’和3’边界序列。