113 年 國立成功大學藥理學研究所《分子生物學》

此題考驗對基因結構與閱讀框（open reading frame, ORF）概念的理解。

在雙股 DNA 中，每一股都可以被讀取，而讀取方向有兩種：從左到右 (5' to 3') 或從右到左 (3' to 5')。因此，一共有兩股 DNA。
每一股 DNA 在起始密碼子 (通常是 AUG) 開始，到終止密碼子 (UAA, UAG, UGA) 結束，形成一個開放閱讀框 (ORF)。

此題考查在研究轉錄起始時，標記核苷酸的選擇。

轉錄起始是 RNA 聚合酶結合到啟動子並開始合成 RNA 分子的過程。在合成 RNA 時，RNA 聚合酶會將核苷酸三磷酸 (NTP) 併入 RNA 鏈中，同時釋放出兩個磷酸基團（焦磷酸）。

• $\alpha$-labeled NTP：標記在最靠近核苷酸的 $\alpha$ 磷酸上。當 NTP 被併入 RNA 鏈時，$\alpha$ 磷酸會成為 RNA 鏈中的一部分，而 $\beta$ 和 $\gamma$ 磷酸會被釋放。
• $\beta$-labeled NTP：標記在中間的 $\beta$ 磷酸上。

此題考查對基因結構、轉錄、轉譯及 RNA 加工過程的基礎知識。

(A) 錯誤。基因的轉錄次數在一個細胞週期中會根據細胞的需求而變化，有些基因會被大量轉錄，有些則很少或不轉錄。
(B) 正確。在某些情況下，基因序列可能重疊，或者同一段 DNA 序列可以被不同的閱讀框讀取，進而產生具有不同胺基酸序列的蛋白質。雖然較少見，但確實存在這種現象，例如在某些病毒基因組或細菌質粒中。

此題考查對原核生物（E. coli）轉錄調控，特別是啟動子結構和 $\sigma$ 因子功能的理解。

原核生物的啟動子通常包含兩個關鍵的順式作用元件：-35 區域（consensus sequence TTGACA）和 -10 區域（Pribnow box, consensus sequence TATAAT）。$\sigma$ 因子是 RNA 聚合酶的核心酶結合的亞基，負責識別啟動子並啟動轉錄。

(A) 關於 -35 box 的變異：-35 區域是 $\sigma$ 因子識別啟動子的重要部分。對 -35 區域進行鹼基取代，特別是偏離共識序列，通常會降低 $\sigma$ 因子與 DNA 的結合效率，進而降低 RNA 聚合酶的結合和轉錄起始效率，因此會降低啟動子活性。此敘述通常是正確的。

(B) 關於 -35 和 -10 區域之間的插入/刪除：這兩個區域之間的距離對於 RNA 聚合酶正確定位和形成開放複合物至關重要。通常，這個間隔的長度是相對固定的（約 16-18 bp）。在 -35 box 和 -10 box 之間插入或刪除鹼基，會改變這兩個關鍵元件之間的相對位置和距離，干擾 RNA 聚合酶的正確組裝和功能，從而降低啟動子活性。

此題考查真核生物 RNA 聚合酶在細胞核中的定位及其功能。

真核細胞核中有三種類型的 RNA 聚合酶，它們負責轉錄不同類型的 RNA：

• RNA 聚合酶 I (Pol I)：主要位於核仁 (nucleolus) 中，負責轉錄核糖體 RNA (rRNA)，包括 28S rRNA、18S rRNA 和 5.8S rRNA。

此題考查 $\alpha$-amanitin 對不同真核 RNA 聚合酶的抑制敏感性。

$\alpha$-amanitin 是一種從毒鵝膏菌（Amanita phalloides）中分離出來的環狀胜肽毒素，它能夠特異性地抑制真核生物的 RNA 聚合酶。不同類型的 RNA 聚合酶對 $\alpha$-amanitin 的敏感性不同：

核心觀念

原核生物 RNA 聚合酶的核心酵素由下列次單元組成：

$$\alpha_2\beta\beta'$$

其中兩個 $\alpha$ 次單元先形成二聚體，作為 RNA 聚合酶組裝的骨架，協助 $\beta$ 與 $\beta'$ 次單元正確結合。因此，$\alpha$ 次單元又稱為 RNA 聚合酶的 assembling factor。

核心酵素再與 $\sigma$ 因子結合，形成可辨識啟動子並開始轉錄的全酵素：

$$\alpha_2\beta\beta' + \sigma \longrightarrow \alpha_2\beta\beta'\sigma$$

解題方法

題目詢問的是「負責次單元組裝的因子」，判斷重點在於各次單元的主要功能：

• $\alpha$：形成二聚體並協助核心酵素組裝。
• $\beta$：參與 RNA 合成，包含與核苷酸底物及新生 RNA 相關的功能區域。
• $\beta'$：包含 RNA 聚合酶的重要催化結構，並與 DNA 模板及金屬離子催化中心相關。
• $\sigma$：負責辨識啟動子，決定轉錄起始位置。

因此，具有「組裝骨架」功能的是 $\alpha$。

選項分析

(A) $\alpha$——正確

此題考查原核生物 RNA 聚合酶的特異性因子。

原核生物的 RNA 聚合酶全酶 (holoenzyme) 由一個核心酶 (core enzyme) 和一個 $\sigma$ 因子 (sigma factor) 組成。

• 核心酶 ($\alpha_2\beta\beta'$) 具有催化 RNA 合成的活性，但它不能識別啟動子。
• $\sigma$ 因子是一個可解離的亞基，它的主要功能是識別 DNA 上的啟動子序列，並將核心酶準確地定位在轉錄起始位點。

核心觀念

本題考核轉錄因子常見的 DNA-binding motifs，以及各結構域在 DNA 結合或蛋白質二聚化中的功能。

常見 DNA 結合基序如下：

• Helix-turn-helix（HTH）：利用其中的辨識螺旋與 DNA 大溝接觸。
• Basic helix-loop-helix（bHLH）：其中的 basic region 負責與 DNA 結合，HLH 結構促進二聚化。
• Leucine zipper：主要負責蛋白質二聚化；真正的 DNA 結合通常由鄰近的 basic region 執行。
• Zinc finger：利用鋅離子穩定的結構接觸 DNA，常以特定胺基酸辨識 DNA 鹼基序列。

因此，題目問「不包含 DNA-binding activity 的 motif」，關鍵在於區分「直接結合 DNA」與「協助蛋白質二聚化」。

解題方法

逐一判斷每個 motif 的主要功能：

1. 是否具有直接接觸 DNA 的結構或帶正電的 DNA-binding 區域？
2. 若主要功能是蛋白質間的結合，則本身不具 DNA-binding activity。
3. 特別注意 leucine zipper motif 與 bZIP transcription factor 的差異：
   • leucine zipper：主要負責二聚化；
   • bZIP：basic region 負責 DNA 結合，leucine zipper 負責二聚化。

選項分析

(A) Helix-turn-helix motif

HTH motif 由兩段 $\alpha$-helix 與中間的 turn 組成，其中一段為辨識螺旋，可插入 DNA 大溝，透過氫鍵、靜電作用與 DNA 鹼基及磷酸骨架接觸。

因此，HTH motif 具有 DNA-binding activity。

本選項錯誤。

(B) Basic helix-loop-helix motif

bHLH motif 包含：

此題考查真核細胞中組蛋白 (histone) 的分類。

組蛋白是 DNA 包裝成染色質的基本蛋白質。在真核生物中，主要的組蛋白分為兩類：核心組蛋白 (core histones) 和連結組蛋白 (linker histones)。

• 核心組蛋白：形成核小體 (nucleosome) 的核心。它們是 H2A, H2B, H3, H4。

此題考查真核生物 mRNA 加工的過程、地點及其正確性。

真核生物的 mRNA 在轉錄後需要經過一系列的加工修飾才能成熟並被轉譯。這些加工過程主要包括：

1. 5' 端的加帽 (5' capping)：在轉錄剛開始時，pre-mRNA 的 5' 端會加上一個特殊的結構，即 7-甲基鳥苷 (m7G) 帽。
2. 3' 端的加尾 (3' polyadenylation)：在 pre-mRNA 的 3' 端會加上一個由約 50-250 個腺苷酸組成的 poly-A 尾。
3. 內含子剪接 (intron splicing)：真核生物基因通常包含內含子 (intron) 和外顯子 (exon)。內含子是非編碼序列，在 mRNA 成熟前必須被切除，外顯子則被連接起來形成成熟的 mRNA。

核心觀念

真核生物前體信使 RNA（pre-mRNA）的內含子通常由兩端的剪接訊號界定：

• 5′ 剪接位點（5′ splice site／donor site）：內含子開始處通常為 GU。
• 3′ 剪接位點（3′ splice site／acceptor site）：內含子結束處通常為 AG。

因此，RNA 剪接訊號的典型共識序列可簡寫為：

$$\text{GU—AG}$$

其中第一個「GU」是內含子 5′ 端的前兩個鹼基，最後一個「AG」是內含子 3′ 端的最後兩個鹼基。

解題方法

題目詢問的是剪接訊號共識序列中，前兩個鹼基與後兩個鹼基的組合。判斷時須先確認題目所指的是哪一種核酸：

• 若指 RNA，鹼基為 A、U、G、C，因此 5′ 端應為 GU。
• 若指 DNA，胸腺嘧啶 T 會取代 RNA 中的尿嘧啶 U，因此 DNA 序列會寫成 GT—AG。

本題談的是 RNA 的 splicing signal consensus sequence，故採用 RNA 表示法：

$$\boxed{\text{GU—AG}}$$

選項分析

核心觀念

真核生物的前體信使 RNA（pre-mRNA）需經過剪接，移除內含子（intron），並將外顯子（exon）連接起來。此反應是在由 RNA 與多種蛋白質組成的核糖核蛋白複合體——剪接體（spliceosome）中進行。

酵母菌的剪接體可形成約 40S 的核糖核蛋白顆粒，其主要功能是辨認前體 mRNA 的剪接位點，並催化兩步轉酯反應：

1. 內含子 5′ 剪接位點被切開，內含子與分支點腺苷酸形成套索結構（lariat）。
2. 3′ 剪接位點被切開，兩側外顯子連接形成成熟 mRNA。

解題方法

題幹的關鍵字是：

• mRNA splicing：mRNA 剪接
• Yeast 40S particle：酵母菌中約 40S 的核糖核蛋白顆粒

能直接執行前體 mRNA 剪接的細胞核複合體就是 spliceosome，因此選擇與 RNA 剪接功能直接相關的選項。

選項分析

(A) ribosome：錯誤

核糖體負責將成熟 mRNA 翻譯成蛋白質，進行的是轉譯作用（translation），不是前體 mRNA 的剪接。核糖體主要由核糖體 RNA 與蛋白質組成，常見的真核細胞核糖體為 80S，由 40S 小次單元與 60S 大次單元組成；題目中的「40S particle」不可直接視為核糖體。

(B) nucleolus：錯誤

核仁是細胞核內合成與加工核糖體 RNA，並組裝核糖體次單元的區域。它不是執行 mRNA 剪接的複合體。

此題考查「Snurps」的組成成分。

「Snurps」是小核核糖核蛋白 (small nuclear ribonucleoproteins, snRNPs) 的縮寫。snRNPs 是構成剪接體 (spliceosome) 的關鍵組分。

此題考查不同 snRNP 及其在 mRNA 剪接過程中的功能配對。

剪接體由多個 snRNPs (U1, U2, U4, U5, U6) 和其他蛋白質組成。它們協同工作以識別剪接位點、催化剪接反應。

• (A) U1 snRNP: U1 snRNP 負責識別 5' 剪接位點。它的 U1 snRNA 中的一部分序列與 pre-mRNA 的 5' 剪接位點序列（通常是 GU）發生鹼基配對。此描述正確。
• (B) U2 snRNP: U2 snRNP 識別分支點 (branch point) 區域，特別是其內部的 A 核苷酸。它與分支點序列（例如 UACUAAC）發生鹼基配對，並引導分支點 A 的 2'-OH 基團參與催化反應。此描述正確。

核心觀念

本題考查真核生物前體信使 RNA（pre-mRNA）剪接反應中，剪接體（spliceosome）的催化中心組成與作用機制。

剪接體的催化核心主要由下列成分共同形成：

1. U2 與 U6 snRNA：彼此鹼基配對形成催化 RNA 核心。
2. $Mg^{2+}$ 等二價金屬離子：參與典型的雙金屬離子催化機制。
3. 內含子的 branch point region：其中的 branch point adenosine（分支點腺嘌呤）提供反應所需的 $2'$-OH，並被定位於催化中心。

剪接反應包含兩次轉酯反應：

• 第一次：branch point adenosine 的 $2'$-OH 攻擊 5' splice site，形成套索狀內含子。
• 第二次：上游 exon 的 $3'$-OH 攻擊 3' splice site，使兩個 exon 接合。

因此，催化作用不是由單一成分獨立完成，而是由 RNA 核心、金屬離子與底物中的分支點區域共同構成。

解題方法

判斷「催化中心包括哪些成分」時，應從三個層次切入：

• 催化骨架：U2、U6 snRNA 形成剪接體的 RNA 催化核心。
• 化學催化因子：$Mg^{2+}$ 穩定反應過程中的負電荷，並協助活化親核基團。
• 反應底物與定位基團：branch point region 將分支點腺嘌呤的 $2'$-OH 正確定位，使其能攻擊 5' splice site。

剪接體的催化中心可視為一個由 RNA、金屬離子與底物共同組成的反應環境。三者缺一，剪接反應都無法正常進行。因此應選包含全部成分的選項。

選項分析

(A) $Mg^{2+}$

$Mg^{2+}$ 確實參與剪接反應的催化，具有以下功能：

• 穩定 RNA 磷酸骨架與反應中間體的負電荷。
• 協助活化 branch point adenosine 的 $2'$-OH。
• 幫助穩定離去基團與轉酯反應所需的幾何構型。

但單獨只有 $Mg^{2+}$ 並不能形成完整的催化中心，因為仍需要 U2、U6 snRNA 提供 RNA 催化骨架，以及 branch point region 提供反應底物。因此此選項不完整，錯誤。

(B) U2 and U6 snRNP

U2 與 U6 snRNP 是剪接體催化核心的重要組成。更精確地說，真正直接形成催化核心的是其中的 U2 snRNA 與 U6 snRNA：

• U2 snRNA 與 branch point sequence 配對。

此題考查真核生物 mRNA 5' 端加帽 (capping) 的正確順序。

真核生物 mRNA 的 5' 端加帽是一個複雜的過程，涉及多個酶和步驟，通常在轉錄剛開始時發生。其主要步驟如下：

1. 去磷酸化 (Dephosphorylation)：當 RNA 聚合酶 II 合成出大約 20-30 個核苷酸時，pre-mRNA 的 5' 端會帶有三個磷酸基團（$\gamma, \beta, \alpha$）。在加帽發生之前，需要一個磷酸酶 (phosphatase) 移除 5' 端最外側的 $\gamma$ 磷酸和 $\beta$ 磷酸，只留下一個 $\alpha$ 磷酸。
2. GMP 的加入 (GMP addition)：一個 GMP 分子通過一個 5'-5' 三磷酸鍵連接到 pre-mRNA 的 5' 端。這個反應由 GMP 合成酶 (guanylyltransferase) 催化，消耗 GTP，並釋放出 PP$_i$ (焦磷酸)。
3. N7-甲基化 (N7 methylation)：在 GMP 加入後，鳥苷的 N7 位置會被甲基化。這個反應由鳥苷-N7-甲基轉移酶 (guanosine-N7-methyltransferase) 催化，消耗 S-腺苷甲硫氨酸 (SAM) 作為甲基供體。此時形成的結構是 m$^7$GpppN，其中 m$^7$G 是 7-甲基鳥苷。
4. 2'-O-甲基化 (2'-O-methylation) (可選)：在某些情況下，緊鄰帽結構的第二個核苷酸（penultimate nucleotide）的 2' 位羥基也可能被甲基化。

此題考查真核生物 mRNA 5' 帽結構 (mRNA Cap) 的功能。

真核生物 mRNA 的 5' 帽結構（通常是 m$^7$GpppN，即 7-甲基鳥苷通過 5'-5' 三磷酸鍵連接到第一個核苷酸）在 mRNA 的生命週期中扮演著多重重要角色：

• (A) protects the mRNA from degradation: 5' 帽結構可以保護 mRNA 免受 5' 核酸酶的降解，從而延長 mRNA 的壽命。這是其重要功能之一。
• (B) enhances translatability of the mRNA: 5' 帽結構是核糖體識別和結合 mRNA 的關鍵信號之一。它通過與 eIF4E (eukaryotic initiation factor 4E) 結合，幫助核糖體掃描 mRNA 的 5' 端，找到起始密碼子 (AUG)，從而啟動轉譯。因此，它增強了 mRNA 的轉譯能力。

此題要求詳細描述原核生物 (E. coli) 蛋白質合成（轉譯）所需的關鍵組成部分及過程。

一、蛋白質合成 (轉譯) 的關鍵組成部分：

1. mRNA (Messenger RNA): 攜帶遺傳密碼的模板，由 DNA 轉錄而來。在 E. coli 中，mRNA 可以是多順反子 (polycistronic) 的，即一個 mRNA 分子可以編碼多個蛋白質。
2. 核糖體 (Ribosome): 蛋白質合成的細胞器，由核糖體 RNA (rRNA) 和蛋白質組成。E. coli 的核糖體是 70S，由 30S 和 50S 兩個亞基組成。
   • 30S 亞基：主要包含 16S rRNA 和約 21 種蛋白質。它負責與 mRNA 的 Shine-Dalgarno 序列結合，並識別起始密碼子。
   • 50S 亞基：主要包含 23S rRNA、5S rRNA 和約 34 種蛋白質。它包含肽基轉移酶中心 (peptidyl transferase center, PTC)，負責催化肽鍵的形成。
3. tRNA (Transfer RNA): 適配者分子 (adaptor molecule)。每種 tRNA 分子具有一個反密碼子環 (anticodon loop)，能夠識別 mRNA 上的密碼子，同時攜帶一個特定的胺基酸，由胺基醯-tRNA 合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase) 催化連接。
4. 胺基酸 (Amino acids): 蛋白質的構建單元。E. coli 中有 20 種標準胺基酸。
5. 胺基醯-tRNA 合成酶 (Aminoacyl-tRNA synthetases): 每種合成酶負責將特定的胺基酸連接到其對應的 tRNA 上，形成胺基醯-tRNA (aminoacyl-tRNA)。這個過程需要 ATP。
6. 起始因子 (Initiation factors): 在轉譯起始階段起作用的蛋白質，E. coli 主要有 IF1, IF2, IF3。
7. 延長因子 (Elongation factors): 在肽鏈延長階段起作用的蛋白質，E. coli 主要有 EF-Tu (與胺基醯-tRNA 結合) 和 EF-G (促進核糖體移位)。
8. 終止因子 (Termination factors): 在轉譯終止階段起作用的蛋白質，E. coli 主要有 RF1, RF2, RF3。
9. GTP (Guanosine triphosphate): 提供能量的分子，在起始、延長和終止階段都消耗 GTP。
10. Mg$^{2+}$: 作為輔因子，穩定核糖體結構並協助催化反應。

二、蛋白質轉譯的過程：

轉譯過程可分為三個階段：起始 (Initiation)、延長 (Elongation) 和終止 (Termination)。

1. 起始 (Initiation):

• 步驟 1: 30S 核糖體亞基與 mRNA 結合。結合位點是 mRNA 5' 端上游的 Shine-Dalgarno 序列 (GGAGG)，它與 16S rRNA 的 3' 端序列（AUA UUU CCU CCU CUA CUA）互補配對。
• 步驟 2: IF3 結合到 30S 亞基上，防止 50S 亞基過早結合，並幫助 mRNA 和起始 tRNA 的結合。
• 步驟 3: 起始胺基酸是甲硫胺酸 (methionine, Met)。在 E. coli 中，起始甲硫胺酸是經過修飾的甲醯甲硫胺酸 (formylmethionine, fMet)。

此題要求詳細描述原核生物 (E. coli) DNA 複製的機制。

E. coli 的 DNA 複製是一個半保留 (semiconservative)、雙向 (bidirectional) 的過程，在一個稱為複製叉 (replication fork) 的區域進行。複製起始於一個特定的 DNA 序列，稱為複製起始點 (origin of replication, oriC)。

複製的關鍵組分：

1. DNA 聚合酶 (DNA Polymerases): E. coli 中有幾種 DNA 聚合酶，其中最主要的是 DNA 聚合酶 III (Pol III) 和 DNA 聚合酶 I (Pol I)。
   • DNA 聚合酶 III (Pol III): 是主要的複製酶，具有很高的合成速率和校對 (proofreading) 功能 (3'->5' 外切酶活性)。它負責 DNA 鏈的連續合成。Pol III 是一個大型的蛋白質複合物，包含多個亞基，如核心酶 (core enzyme) 和 $\beta$ 滑動夾 (sliding clamp)。
   • DNA 聚合酶 I (Pol I): 具有 5'->3' 合成活性，以及 5'->3' 和 3'->5' 的外切酶活性。它主要負責移除 RNA 引物 (primer) 和填補引物留下的空隙。
2. 引物酶 (Primase): 一種 RNA 聚合酶，負責合成短的 RNA 引物，為 DNA 聚合酶提供一個 3'-OH 端來開始 DNA 合成。
3. 解旋酶 (Helicase): 如 DnaB，負責解開 DNA 雙螺旋，產生單鏈 DNA，形成複製叉。它需要 ATP 驅動。
4. 單鏈結合蛋白 (Single-strand binding proteins, SSBs): 結合到解開的單鏈 DNA 上，防止其重新退火或形成二級結構，並保護其免受核酸酶降解。
5. 拓撲異構酶 (Topoisomerases): 如 DNA gyrase (一種拓撲異構酶 II)，負責緩解 DNA 複製過程中產生的超螺旋張力。
6. DNA 连接酶 (DNA Ligase): 在岡崎片段 (Okazaki fragments) 合成完成後，連接這些片段之間的磷酸二酯鍵，形成連續的 DNA 鏈。

複製的過程：

1. 起始 (Initiation):
   • 複製起始於 oriC 區域。oriC 包含特定的 DNA 序列，如 DnaA 結合位點。
   • DnaA 蛋白在 ATP 的作用下，識別並結合到 oriC 的 DnaA 結合位點。
   • DnaA 的結合導致 DNA 在 AT 含量較高的 DnaA 盒子區域發生局部解旋。

此題要求解釋「Nonsense mutation」（無義突變）。

無義突變 (Nonsense mutation) 是一種點突變 (point mutation)，其結果是將一個原本編碼特定胺基酸的密碼子，轉變成一個終止密碼子 (stop codon)，即 UAA, UAG, 或 UGA。

影響：
當無義突變發生在基因的編碼區域時，它會導致轉譯在該終止密碼子處提前終止。這通常會產生一個截短的、功能異常的蛋白質。

• 如果突變發生在基因的早期（靠近 5' 端），產生的蛋白質可能非常短，幾乎沒有功能。
• 如果突變發生在基因的較晚期（靠近 3' 端），產生的蛋白質可能保留部分功能，但通常也會受到影響。

此題要求解釋「Okazaki fragment」（岡崎片段）。

岡崎片段 (Okazaki fragment) 是在 DNA 複製過程中，滯後鏈 (lagging strand) 上合成的短的 DNA 片段。

背景：
DNA 聚合酶只能沿 5' 到 3' 的方向合成新的 DNA 鏈。在雙向複製的複製叉中，一條鏈（前導鏈，leading strand）可以連續合成，因為其合成方向與複製叉的移動方向一致。然而，另一條鏈（滯後鏈，lagging strand）的合成方向與複製叉的移動方向相反。

機制：
為了在滯後鏈上進行 5' 到 3' 的合成，DNA 複製是斷續進行的。

1. 引物酶 (primase) 會在滯後鏈的模板上合成多個短的 RNA 引物。

此題要求解釋「Rolling circle DNA replication」（滾環 DNA 複製）。

滾環 DNA 複製 (Rolling circle DNA replication) 是一種特殊的 DNA 複製模式，在某些病毒（如 lambda 噬菌體）、質粒 (plasmids) 和細菌的染色體複製中會發生。這種複製模式能夠產生環狀 DNA 的多個拷貝。

機制：

1. 起始: 複製起始於一個環狀 DNA 分子的一個特定位點。一個 DNA 聚合酶（通常是 Pol III）在該位點對環狀 DNA 的一條鏈進行切口 (nick)。
2. 鏈的解開與延伸: 聚合酶的 5'->3' 活性沿著未被切開的另一條環狀鏈（模板鏈）進行 DNA 合成，同時將被切開鏈的 5' 端推開，形成一個「推開的」單鏈 DNA。這個被推開的單鏈 DNA 作為模板，其 3' 端則作為引物，由 DNA 聚合酶延伸，不斷地合成新的 DNA 鏈。
3. 環狀模板的複製: 整個環狀 DNA 分子作為模板，DNA 聚合酶沿著它不斷移動，不斷將被切開的鏈的 5' 端推開，同時延續合成新的 DNA 鏈。

此題要求解釋「Nucleotide excision repair」（核苷酸切除修復）。

核苷酸切除修復 (Nucleotide Excision Repair, NER) 是一種重要的 DNA 修復機制，用於識別和移除 DNA 鏈上的各種損傷，特別是那些對 DNA 結構造成較大扭曲的病變，例如：

• 紫外線 (UV) 照射引起的嘧啶二聚體（如環丁烷嘧啶二聚體 CPDs）。
• 化學物質（如致癌物、化療藥物）引起的 DNA 加合物 (adducts)。
• 某些氧化損傷。

NER 的機制：

NER 過程可以分為幾個關鍵步驟：

1. 損傷識別 (Damage Recognition): 專門的蛋白質複合物識別 DNA 上的損傷位點。在 E. coli 中，UvrA 和 UvrB 蛋白負責識別損傷。UvrA 識別並結合損傷，然後 UvrB 在損傷位點附近解旋 DNA。
2. 解旋與定位 (Unwinding and Incision):
   • 在 E. coli 中，UvrA 離開，UvrB 保持結合在損傷位點。
   • UvrC 結合到 UvrB 旁邊，並在損傷位點的上下游（通常是損傷上游約 4-6 個核苷酸，下游約 8 個核苷酸）進行切口 (incisions)。

此題要求解釋「Retrotransposons」（逆轉錄轉座子）。

逆轉錄轉座子 (Retrotransposons) 是一類特殊的基因元件，它們能夠通過 RNA 中間體進行轉錄和逆轉錄，並將其自身的拷貝插入到基因組的其他位置。它們屬於「複製型轉座子」(replicative transposons)，因為它們在移動過程中會增加自身的拷貝數。

機制：
逆轉錄轉座子的移動過程類似於逆轉錄病毒 (retrovirus) 的生命週期，通常涉及以下幾個步驟：

1. 轉錄 (Transcription): 逆轉錄轉座子的 DNA 序列在宿主細胞的酶（如 RNA 聚合酶 II）作用下，被轉錄成 RNA 分子。
2. 逆轉錄 (Reverse Transcription): 這個 RNA 分子可以被編碼在逆轉錄轉座子本身序列中的逆轉錄酶 (reverse transcriptase) 催化，逆轉錄回 DNA 形式。這個過程通常需要 RNA 模板和逆轉錄酶。
3. 插入 (Integration): 新合成的 DNA 拷貝隨後被整合酶 (integrase) 插入到宿主基因組的其他位點。

類型：
根據其結構和機制，逆轉錄轉座子主要分為兩大類：

1. Ty/copia 類（或稱 LTR 逆轉錄轉座子）:
   • 它們的兩端具有長末端重複序列 (Long Terminal Repeats, LTRs)。
   • 它們編碼逆轉錄酶和整合酶，結構上類似於逆轉錄病毒。