Transkripcija je proces kojim se genetska informacija iz DNK prepisuje u RNK. Enzim RNK polimeraza koristi jednu od dvije DNK niti kao kalup i, po pravilima komplementarnog sparivanja baza, sintetiše RNK molekulu u smjeru 5'→3'. Za svaki pojedinačni gen transkripcija uvijek napreduje sa iste DNK niti, koja se zove kalup-nit (template strand); nastali transkript je gotovo identičan drugoj, nekalupnoj niti - jedina razlika je što RNK umjesto timina ima uracil. Da bi RNK polimeraza uopšte mogla da radi, dvostruka uzvojnica se mora lokalno odmotati u regiji koja se transkribuje - ta odmotana regija zove se transkripciona bubla (transcription bubble) i pomjera se duž DNK kako sinteza napreduje.

Mjesto na DNK sa kojeg se prepisuje prvi nukleotid RNK zove se +1 mjesto ili inicijacijsko mjesto. Nukleotidi ispred njega broje se negativno i nazivaju se uzvodni (upstream), a oni iza njega pozitivno i zovu se nizvodni (downstream).

Promoter. Promoter je DNK sekvenca uzvodno od gena na koju se vezuje transkripciona mašinerija i pokreće transkripciju - tačna sekvenca promotora određuje da li će se gen prepisivati stalno, povremeno ili rijetko. Kod bakterija, dio RNK polimeraze zvan sigma faktor prepoznaje i vezuje se za kratku, očuvanu sekvencu na položaju -35 uzvodno od inicijacijskog mjesta, dok susjedna, A-T bogata sekvenca na položaju -10 olakšava lokalno odmotavanje DNK - polimeraza tako sama, bez pomoćnih proteina, pronalazi početak gena. Kod eukariota je redoslijed obrnut: polimeraza se ne može sama vezati za promoter, već prvo mora doći do vezivanja niza proteina zvanih transkripcioni faktori (opšti transkripcioni faktori za RNK polimerazu II nose oznaku TFII, sa slovima A-J), koji se sistematski slažu na mjesto na DNK i tek onda dovode polimerazu. Kod mnogih eukariotskih gena jedan od prvih prepoznatih elemenata promotora je TATA box, kratka A-T bogata sekvenca koja olakšava lokalno odmotavanje uzvojnice.

Inicijacija. Kod bakterija se, čim se sigma faktor odvoji, jezgreni enzim (core enzyme) pomjera duž DNK kalupa i počinje sintezu RNK brzinom od oko 40 nukleotida u sekundi - prije toga se obično naprave i odmah oslobode nekoliko kratkih, "abortivnih" transkripata dugih desetak nukleotida. Bitna razlika prema DNK polimerazi: RNK polimeraza ne treba nikakvu prethodno postojeću početnicu da bi počela sintezu - sama prepoznaje promoter i direktno počinje dodavati nukleotide na +1 mjestu, dok DNK polimerazi (vidi Replikacija DNK) uvijek treba slobodan 3'-OH kraj koji obezbjeđuje RNK početnica.

Elongacija i terminacija. Dok polimeraza napreduje, DNK se ispred nje kontinuirano odmotava, a iza nje ponovo namotava; sama polimeraza djeluje kao stabilna veza koja drži DNK kalup i rastuću RNK nit zajedno dok se sinteza ne završi. Kod bakterija postoje dva načina da se transkripcija zaustavi. Rho-zavisna terminacija zavisi od proteina rho, koji prati polimerazu duž rastuće RNK; kad polimeraza pri kraju gena naiđe na niz G nukleotida i uspori, rho je sustigne i oslobodi novonastalu RNK. Rho-nezavisna terminacija ne treba nikakav poseban protein: RNK transkribovana sa C-G bogate regije se savije sama na sebe i uparuje samu sa sobom, gradeći stabilnu ukosnicu (hairpin) koja zaustavi polimerazu čim iza nje slijedi A-T bogata regija - slaba veza te regije sa kalupom je dovoljno nestabilna da polimeraza jednostavno otpadne.

Kod eukariota je proces sličan, ali je DNK kalup dodatno kompleksan jer je omotan oko histonskih proteina u strukture zvane nukleozomi. Poseban proteinski kompleks, FACT, privremeno uklanja histone s puta pred polimerazom i vraća ih nazad čim ona prođe. Terminacija se razlikuje po tome koja od tri polimeraze (vidi niže) transkribuje gen - RNK polimeraza II jednostavno nastavlja i do 1000-2000 nukleotida iza kraja gena, a taj višak se kasnije odsijeca tokom obrade RNK.

Tri RNK polimeraze kod eukariota. Dok bakterije imaju samo jednu RNK polimerazu za sve gene, eukariotske ćelije imaju tri, svaka sa svojim skupom transkripcionih faktora i svojom ulogom: RNK polimeraza I radi u nukleolusu i prepisuje sve ribozomalne RNK osim jedne (5S rRNK); RNK polimeraza II radi u jedru i prepisuje gotovo sve gene koji kodiraju proteine, u obliku pre-mRNK koja tek treba da bude obrađena (vidi niže); RNK polimeraza III takođe radi u jedru i prepisuje kraće, strukturne RNK molekule - transportnu RNK, 5S ribozomalnu RNK i male nuklearne RNK. Ove tri polimeraze se mogu razlikovati u laboratoriji po tome koliko su osjetljive na alfa-amanitin, otrov gljive Amanita phalloides (zelena pupavka): polimeraza I je potpuno neosjetljiva, polimeraza III umjereno osjetljiva, a polimeraza II izuzetno osjetljiva - upravo ta osjetljivost polimeraze II je razlog zašto je trovanje ovom gljivom po život opasno, jer gotovo potpuno zaustavlja stvaranje novih proteina u zahvaćenim ćelijama.

Obrada RNK kod eukariota. Za razliku od bakterijske mRNK, koja se odmah po nastanku prevodi u protein, eukariotska pre-mRNK mora proći kroz nekoliko koraka obrade prije nego što napusti jedro. Ovi koraci su razlog zašto eukariotska mRNK traje satima, dok tipična bakterijska mRNK traje svega pet sekundi:

• 5' kapa. Dok se pre-mRNK još uvijek sintetiše, na njen 5' kraj se dodaje hemijski izmijenjen nukleotid (7-metilgvanozin), povezan neuobičajenom vezom. Kapa štiti mRNK od razgradnje i kasnije je znak po kojem je ribozom prepoznaje da započne prevođenje.
• Poli-A rep. Kad je sinteza završena, pre-mRNK se presiječe na tačno određenom mjestu (prepoznatom po konsenzusnoj sekvenci AAUAAA), a enzim poli-A polimeraza na taj presječeni 3' kraj dodaje niz od približno 200 adeninskih nukleotida. Poli-A rep dodatno štiti molekulu od razgradnje i signalizira ćeliji da je transkript spreman da izađe iz jedra.
• Splicing. Eukariotski geni nisu neprekidne sekvence koje kodiraju protein - sadrže egzone (dijelove koji se zadržavaju i kodiraju protein) i introne (dijelove koji se izbacuju). Kompleks proteina i malih nuklearnih RNK molekula, zvan spliceosom, prepoznaje granice svakog introna, izbacuje ga i precizno spaja susjedne egzone - greška od samo jednog nukleotida bi pomjerila okvir čitanja i učinila protein neispravnim. Jedna pre-mRNK može imati i preko 70 introna koje treba iskrojiti prije nego što nastane jedna, gotova mRNK.

Tek kad su sva tri koraka završena - kapa, poli-A rep i splicing - mRNK je zaštićena i spremna da napusti jedro. Ovo je i suštinski razlog razlike prema bakterijama: bakterije nemaju jedro koje bi odvajalo DNK od ribozoma, pa se kod njih transkripcija, prevođenje, pa i razgradnja mRNK dešavaju istovremeno, na istom mjestu, dok polimeraza još uvijek prepisuje gen - više ribozoma već prevodi početak transkripta dok polimeraza dovršava kraj. Kod eukariota je to nemoguće: dok je gen zatvoren u jedru, mRNK prvo mora biti obrađena i zaštićena, pa tek onda transportovana kroz jedrovu membranu do ribozoma u citoplazmi.

Slično kao mRNK, i pre-tRNK i pre-rRNK molekule prolaze kroz obradu prije nego što postanu funkcionalne - obično nastaju kao jedna duža prekursorska molekula koju enzimi zatim isijecaju na više pojedinačnih RNK, uz dodatne hemijske izmjene (metilaciju) radi stabilnosti. Ovaj korak se, za razliku od kape/poli-A repa/splicinga, dešava i kod bakterija i kod eukariota.