原核生物基因的轉(zhuǎn)錄起始包括四個(gè)步驟（圖4-1）。

1．形成閉合的啟動(dòng)子復(fù)合物 在轉(zhuǎn)錄起始過程中，RNA聚合酶全酶中的σ因子識(shí)別基因或操縱子中的啟動(dòng)子，RNA聚合酶全酶與啟動(dòng)子結(jié)合形成復(fù)合物，此時(shí)DNA仍是閉合的雙鏈形式，此復(fù)合物稱為閉合的啟動(dòng)子復(fù)合物（closed promoter complex）。

原核生物有多種σ亞基，其相對(duì)分子質(zhì)量差異很大，在32～90ku不等，一般以它們的相對(duì)分子質(zhì)量命名區(qū)別。如分子量為70ku則命名為σ70。σ70是辨認(rèn)典型轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的蛋白質(zhì)，負(fù)責(zé)大多數(shù)基因轉(zhuǎn)錄的通用因子，其他σ因子則只有在特定條件下才被激活進(jìn)而介導(dǎo)特殊基因表達(dá)。不同細(xì)菌的σ因子在氨基酸序列上有4個(gè)保守區(qū)域，區(qū)域2又分為4個(gè)亞區(qū)（2．1～2．4），區(qū)域4可分為2個(gè)亞區(qū)（4．1和4．2）。其中2．4亞區(qū)識(shí)別啟動(dòng)子的-10區(qū)；4．2亞區(qū)識(shí)別啟動(dòng)子的-35區(qū)（圖4-2）。

σ因子不能單獨(dú)與啟動(dòng)子或DNA的其他區(qū)域結(jié)合，只有與核心酶結(jié)合組成全酶后，構(gòu)象發(fā)生改變，暴露出DNA結(jié)合域（含有螺旋-回折-螺旋結(jié)構(gòu)），δ因子才能與啟動(dòng)子結(jié)合。

圖4-1　轉(zhuǎn)錄起始階段

圖4-2　不同細(xì)菌σ因子的4個(gè)保守區(qū)

2．閉合的啟動(dòng)子復(fù)合物轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放的啟動(dòng)子復(fù)合物 在RNA聚合酶的作用下，從-10區(qū)到轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)下游＋3區(qū)約17bp的范圍內(nèi)，DNA互補(bǔ)堿基對(duì)斷裂，雙鏈打開，暴露出DNA模板鏈，形成開放的啟動(dòng)子復(fù)合物，此時(shí)RNA聚合酶與DNA緊密結(jié)合。解旋解鏈的DNA與酶結(jié)合的局部，形成了所謂的轉(zhuǎn)錄泡（圖4-3）。從閉合性復(fù)合物轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放性復(fù)合物涉及DNA雙鏈的解鏈和聚合酶結(jié)構(gòu)的變化，這種轉(zhuǎn)變稱異構(gòu)化作用。

3．RNA聚合酶仍保持（結(jié)合）在啟動(dòng)子部位，催化RNA合成反應(yīng) 開放性復(fù)合物中DNA局部解鏈暴露了模板鏈，為轉(zhuǎn)錄起始展開空間。轉(zhuǎn)錄起始不需要引物，兩個(gè)與模板配對(duì)的相鄰核苷酸，在RNA聚合酶的催化下生成磷酸二酯鍵彼此連接。第一個(gè)核苷酸多為GTP或ATP，即5′-端為pppG或pppA，以pppG更常見。第二個(gè)核苷酸具有游離的3′-OH，可以繼續(xù)加入NTP，RNA鏈不斷延長(zhǎng)，直至產(chǎn)生一條約9個(gè)核苷酸組成的短的RNA為止。此時(shí)，整個(gè)轉(zhuǎn)錄泡由RNA聚合酶、DNA模板和一小段轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA構(gòu)成，稱三元復(fù)合物。

圖4-3　轉(zhuǎn)錄泡的結(jié)構(gòu)

4．RNA聚合酶釋放σ因子，進(jìn)入延伸階段 當(dāng)RNA聚合酶合成新生的RNA鏈為8～9nt時(shí)，聚合酶釋放σ因子，與DNA的結(jié)合變得較為松散，便于移動(dòng)。RNA聚合酶離開啟動(dòng)子區(qū)，沿DNA移動(dòng)，進(jìn)入延伸階段。