Durante questo primo passaggio, che avviene sempre in direzione 5′ → 3′, una porzione specifica della sequenza nucleotidica di DNA (un gene) viene copiata in una sequenza di RNA.

L’inizio della trascrizione è importante in quanto la cellula va a decidere quali proteine produrre e a che ritmo.

L’enzima coinvolto è la RNA polimerasi, un complesso multisubunità che va a catalizzare la formazione di legami fosfodiesterici che uniscono i nucleotidi per formare una catena lineare. Nelle cellule eucariote esistono tre tipi di RNA polimerasi e, in questo caso, quella che trascrive i geni codificanti le proteine è l’RNA polimerasi II. Perché la trascrizione di un gene avvenga in maniera corretta, è importante che la polimerasi riconosca esattamente dove cominciare, sul genoma, e dove finire. Ciò avviene grazie a segnali di inizio trascrizione che si trovano lungo la sequenza nucleotidica del DNA.

Questa polimerasi lavora in maniera diversa nei batteri e negli eucarioti.

Negli eucarioti, l’inizio della trascrizione è un po’ più complessa in quanto richiede molte proteine note come fattori generali di trascrizione (o fattori di trascrizione per la polimerasi II, TFII). Un primo TFII va a legare una sequenza ricca di nucleotidi T e A, conosciuta come TATAbox, provocando una distorsione del DNA a livello di questa regione, così da facilitare il riconoscimento del promotore da parte della polimerasi II. A questa poi si legano altre proteine, formando il complesso di inizio trascrizione.

Il complesso contiene la DNA elicasi che, idrolizzando l’ATP, svolge la doppia elica ed espone il filamento stampo. A questo punto la RNA polimerasi II si lega al promotore e sintetizza i primi nucleotidi. Segue poi un cambiamento conformazionale, dovuta alla fosforilazione della coda della polimerasi II (CTD), che permette alla polimerasi II di staccarsi dal promotore e allungare la molecola di RNA lungo il filamento stampo.

L’RNA polimerasi II richiede proteine attivatrici (enhancer) che legano sequenze specifiche del DNA ed aiutano ad attrarre la polimerasi II. Non solo, richiede anche la presenza di un complesso proteico (mediatore) che permette agli enhancer di comunicare con la polimerasi II e i fattori di trascrizione. Infine, vengono reclutati anche i complessi di rimodellamento della cromatina.

L’allungamento della trascrizione è accoppiato alla modificazione dell’RNA. Infatti, la fosforilazione della coda della polimerasi II permette anche il reclutamento di proteine che hanno ruolo nelle diverse modificazioni del pre-mRNA, finora sintetizzato. Queste modificazioni sono l’aggiunta del cappuccio al 5′, splicing dell’RNA e poliadenilazione al 3′.