Transkrypcja

Obie nici mtDNA ulegają transkrypcji całkowicie, a synteza RNA w ludzkich mitochondriach zaczyna się w trzech różnych miejscach inicjacji zlokalizowanych na terenie pętli D: jedno dla nici lekkiej (L) oraz dwa dla nici ciężkiej (H1 i H2). Nić ciężka jest transkrybowana w postaci dwóch nakładających się policistronowych
mRNA. Pierwszy z nich ma początek w miejscu promotorowym H1 i powstaje około 20 razy częściej niż drugi. Transkrypt ten odpowiada za syntezę obu rRNA, tRNAPhe oraz tRNAVal. Miejsce terminacji transkrypcji tej jednostki znajduje się bezpośrednio poniżej genu 16S rRNA, wewnątrz genu tRNALeu i wymaga przyłączenia mitochondrialnego czynnika terminacji transkrypcji (mTERF). Czynnik ten należy do niedawno zidentyfikowanej nadrodziny białek posiadających zdolność wiązania
i wypętlania DNA, których funkcja jest jak dotąd słabo poznana. W gromadzie jeżowców (Echinoidea) oraz u Drospohila sp. homologi tego białka są prawdopodobnie zaangażowane w terminację transkrypcji, regulację replikacji, a nawet syntezę białek mitochondrialnych.

W miejscu promotorowym H2 swój początek ma drugi, policistronowy transkrypt pokrywający niemal całą długość nici ciężkiej. Cząsteczki mRNA dla białek
kodowanych na nici ciężkiej oraz 12 rodzajów  tRNA pochodzą z obróbki tego właśnie transkryptu. Przedstawiony model transkrypcji tłumaczy w jaki sposób rodzaj powstającego produktu jest regulowany poprzez inicjację transkrypcji z dwóch alternatywnych miejsc. Nić lekka ma tylko jedno miejsce inicjacji transkrypcji dające początek policistronowemu transkryptowi, z którego wywodzi się 8 różnych typów cząsteczek tRNA oraz mRNA dla podjednostki ND6.

H1 i L składają się z domeny promotorowej zawierającej 15 nukleotydową sekwencję najwyższej zgodności oraz z miejsca wiązania dla czynnika transkrypcyjnego
mtTFA (inaczej TFAM) położonego powyżej miejsca inicjacji transkrypcji. MtTFA tworzy kompleks z DNA indukując specyficzne, strukturalne zmiany w regionie promotorowym mtDNA, co umożliwia mtRNApol rozpoczęcie transkrypcji. Promotor H2 ma ograniczone podobieństwo do sekwencji najwyższej zgodności i nie posiada miejsca wiązania mtTFA.Transkrypcja
Pierwotne, policistronowe transkrypty dają początek dojrzałym cząsteczkom mRNA, tRNA oraz rRNA. Obróbka takiej jednostki polega na endonukleolitycznym cięciu po obu stronach cząsteczeki tRNA. Zjawisko to zgodne jest z modelem „interpunkcji tRNA” zakładającym, że sekwencje tRNA zlokalizowane pomiędzy każdą z sekwencji rRNA i mRNA przybierają strukturę liścia koniczyny rozpoznawaną przez enzymy biorące udział w procesowaniu pierwotnego transkryptu. W kilku przypadkach gdzie tRNA nie flankuje końców sekwencji kodujących prawdopodobnie powstają drugorzędowe struktury zbliżone do tRNA i również rozpoznawane przez odpowiednie enzymy. Zarówno rRNA jak i mRNA są poliadenylowane przez mitochondrialną polimerazę poli(A) co prawdopodobnie odgrywa istotną rolę w stabilizowaniu RNA. W wielu przypadkach poliadenylacja mRNA jest niezbędna do utworzenia pełnego kodonu STOP.