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基因表現(xiàn)的第一步是轉錄，此過程利用DNA作為模板來合成RNA.具有蛋白質編碼的基因，會轉錄生成信使RNA（mRNA），而mRNA則會在稍后的轉譯作用中，經由核糖體的作用合成出蛋白質。由于核糖體位于細胞核外側，因此mRNA必須在合成后送出核外。

因為細胞核是轉錄進行位置，所以含有多種不同的蛋白質，有些直接參與轉錄；有些則參與相關的調節(jié)作用。這些蛋白質包括可以將雙股DNA螺旋解開，幫助其他蛋白與其接觸的螺旋酶；或是可以合成RNA的RNA聚合酶；以及可以改變DNA超螺旋程度的拓樸異構酶；還有多種調節(jié)基因表現(xiàn)的轉錄因子。