Тогда как у прокариот процесс транскрипции сопряжен с трансляцией, у эукариот отделение внутреннего пространства ядра, где идет транскрипция, от цитоплазмы, где идет трансляция, оболочкой из мембран позволяет существенно изменять строение РНК- транскриптов до того, как они станут матрицами для синтеза белка.
Вся совокупность ядерных транскриптов РНК-полимеразы II называется гетерогенной ядерной РНК (гяРНК), поскольку входящие в нее РНК-транскрипты очень сильно различаются по длине. Многие из этих транскриптов в конце концов покидают ядро, превращаясь в молекулы информационной или матричной РНК (мРНК). Однако прежде чем выйти из ядра, молекулы мРНК претерпевают серию ковалентных модификаций, которые отличают их от транскриптов, синтезированных другими РНК-полимеразами. 5'-конец молекулы РНК кэпируется (от англ. cap - шапочка), т.е. фермент гуанилтрансфераза присоединяет к нему посредством необычной трифосфатной связи остаток гуанозина, так что он оказывается в обратной ориентации по отношению к другим нуклеотидам. Кэпирование происходит еще до того, как будет завершена транскрипция, но дальнейшая модификация кэпа продолжается уже только в цитоплазме после выхода транскрипта из ядра.
После терминации транскрипции специальный фермент poly(A)-полимераза присоединяет к 3'-концу каждого РНК-транскрипта, который станет молекулой мРНК, 100 - 200 остатков адениловой кислоты [poly(A)], осуществляя реакцию nАТФ 6 (АМФ)n + nPPi , что завершает процесс образования первичного РНК-транскрипта. Присоединение poly(A) (полиаденилирование) происходит либо непосредственно после терминации транскрипции, либо после специфического расщепления растущей цепи РНК. Предполагается, что такой "хвост" способствует последующему процессингу и экспорту зрелых молекул мРНК из ядра.
Когда мРНК только поступает в цитоплазму, ее poly(A)-конец имеет примерно ту же самую длину, что и в ядре, но затем начинает постоянно укорачиваться. Таким образом, клеточная популяция мРНК содержит как "новые", так и "старые" молекулы, имеющие относительно длинные и более короткие poly(A)-участки. Однако длина poly(A)-конца в данной молекуле, по-видимому, не влияет ни на ее способность к трансляции, ни на ее стабильность в цитоплазме. Примерно треть зрелых клеточных мРНК не имеет poly(A)-хвоста. Основной компонент этой poly(A-)-фракции представлен молекулами гистоновых мРНК, кодирующих гистоновые белки хромосом. Эти мРНК имеют небольшие размеры и активно синтезируются только в периоды репликации клеточной ДНК. Остальная часть poly(A-)- фракции (примерно 2/3) идентична фракции poly(A+)-молекул, так что некоторые гены представлены транскриптами, часть которых полиаденилирована, а часть - нет.
Средняя длина новообразованной молекулы РНК, синтезированной РНК-полимеразой II, составляет около 8000 нуклеотидов, и часто встречаются молекулы РНК, насчитывающие 10 - 20 тыс. нуклеотидов, что намного превышает величину 1200 нуклеотидов, которая достаточна для синтеза средней белковой молекулы из 400 аминокислотных остатков. Длина новосинтезированных молекул РНК быстро уменьшается, достигая размеров цитоплазматической мРНК по прошествии уже примерно 30 мин после завершения своего синтеза. Этот процесс называется процессингом РНК. Укороченные мРНК начинают покидать ядро, превращаясь в мРНК. Однако цитоплазмы достигает не более 5% общей массы РНК. Остальные последовательности рибонуклеотидов деградируют в ядре с образованием множества мелких фрагментов, что занимает около 1 ч.
Большинство эукариотических генов содержат в своей нуклеотидной последовательности протяженные нетранслируемые вставки, которые прерывают соответствие между нуклеотидной последовательностью остальных участков гена и аминокислотной последовательностью полипептида, кодируемого этим геном (рис. 126).
Такие нетранслируемые участки ДНК в генах называют ИНТРОНАМИ, тогда как участки гена, кодирующие аминокислотную последовательность полипептида, называют ЭКЗОНАМИ. Интронные последовательности РНК специфически выщепляются из каждого РНК-транскрипта в ходе его превращения в "зрелую" молекулу мРНК, способную участвовать в синтезе белка. Поскольку экзоны после вырезания интронов соединяются друг с другом в стык и образуют единое целое, процессинг РНК, протекающий по такой схеме (рис. 127), получил название СПЛАЙСИНГ (от англ. splice - сращивать). В ядре типичной эукариотической клетки транскрибируется с образованием РНК 7 - 10% геномной ДНК, тогда как цитоплазматические мРНК представляют лишь 1 - 2% нуклеотидных последовательностей генома. Разница, по-видимому, обусловлена главным образом деградацией интронных участков молекул гяРНК.
Размер интронов варьирует от 0.1 до 10 тыс. нуклеотидов, а отношение длины всего гена к его кодирующей части у животных лежит в пределах от 1.2 до 26.2 и в бреднем составляет 5.5. Число интронов может быть от 1 до > 50 как в случае коллагеновых генов. Большую часть нуклеотидной последовательности интрона можно искусственно изменять без всякого вреда для функционирования гена.