112 年 國立中山大學生物科學系碩士班乙組《分子生物學》

DNA 的主要吸收光譜來自於其核苷酸中的嘧啶和嘌呤鹼基。這些鹼基具有共軛雙鍵結構，能夠吸收紫外光。最主要吸收峰出現在約 260 nm 的波長。

DNA 中的胸腺嘧啶 (Thymine, T) 與 RNA 中的尿嘧啶 (Uracil, U) 都是嘧啶鹼基，它們的結構非常相似。主要的區別在於胸腺嘧啶在第五個碳原子上帶有一個甲基 (-CH₃) 基團，而尿嘧啶則沒有。

此題考查基因組結構的基礎知識。
(A) 雖然大多數原核生物的染色體是環狀的，但也有例外，例如一些硼砂菌 (Borrelia) 和弧菌 (Vibrio) 具有線狀染色體。
(B) 大多數原核生物通常只有一個主要的環狀染色體，但有些種類可能有多個染色體，或者具有額外的質體 (plasmid)。

此題考查基因組中的重複序列。
(A) 重複序列在人類基因組中佔有相當大的比例，大約 50% 以上，而 10% 是遠低於實際值的。
(B) 間插重複序列 (interspersed repeats) 的大小差異很大，有些 (如 LINEs) 可以非常長，有些 (如 SINEs) 則較短，但說「大多數」小於 100 bp 是不準確的。
(C) 微衛星 (Microsatellites) 是一類由短到極短 (通常 1-6 bp) 的重複單元組成的重複序列，它們通常是串聯重複 (tandem repeats)，而非間插重複。

在大腸桿菌 (Escherichia coli) 中，DNA 複製時需要移除 RNA 引子，然後由 DNA 聚合酶填補空隙。這個功能主要由 DNA 聚合酶 I (DNA polymerase I, Pol I) 負責。

此題考查 DNA 複製叉 (replication fork) 的機制。
(A) 拓撲異構酶 (Topoisomerase) 的作用是緩解 DNA 超螺旋，防止 DNA 在複製過程中纏繞打結，而不是直接分離雙股 DNA。解旋酶 (Helicase) 負責分離雙股 DNA。
(B) DNA 的合成是半不連續的 (semidiscontinuous)。

端粒酶 (Telomerase) 是一種特殊的逆轉錄酶 (reverse transcriptase)，它負責維護染色體末端的端粒 (telomere) 長度，以解決 DNA 複製末端問題。
(A) 端粒酶解決的是滯後鏈 (lagging strand) 複製末端的問題，而不是前導鏈 (leading strand) 的問題。前導鏈可以連續合成。
(B) 端粒酶使用其自身攜帶的 RNA 序列作為模板來合成 DNA。

此題考查不同形式的基因轉移。
(A) 接合作用 (Conjugation) 是細菌通過直接細胞接觸，將遺傳物質（通常是質體）從供體細胞轉移到受體細胞的過程。
(B) 注射 (Injection) 通常指病毒將其遺傳物質注入宿主細胞的過程。

此題考查 DNA 損傷的類型及其原因。
(A) 胸腺嘧啶二聚體 (Thymine dimer) 是由紫外線 (UV) 照射引起的。溴化乙錠 (ethidium bromide) 是一種 DNA 嵌入劑，可能引起插入或刪除突變。
(B) 脫嘌呤 (Depurination) 是鹼基（特別是嘌呤）從糖磷酸骨架上脫落的過程，通常是化學不穩定性導致，與 5-溴尿嘧啶 (5-bromouracil) 的關係不大，5-溴尿嘧啶是一種嘧啶類似物，可能引起錯配。

組蛋白 (Histones) 的翻譯後修飾是調控染色質結構和基因表達的重要機制。常見的組蛋白修飾包括：
(A) 甲基化 (Methylation)：在組蛋白的賴氨酸 (Lys) 和精氨酸 (Arg) 殘基上發生。
(B) 磷酸化 (Phosphorylation)：在絲氨酸 (Ser)、蘇氨酸 (Thr) 和酪氨酸 (Tyr) 殘基上發生。

此題考查不同重組酶及其識別的 DNA 序列。
(A) 噬菌體 λ 的整合酶 (Integrase) 識別的是 attP 位點，並與宿主 DNA 上的 attB 位點進行重組。res 位點是 P1 噬菌體 Cre 重組酶識別的位點。
(B) 噬菌體 P1 的 Cre 重組酶 (Cre recombinase) 識別的是 loxP 位點。這個組合是正確的。

此題考查 DNA 重組和修復中的蛋白質複合物。
(A) RecBCD 複合物在同源重組中發揮作用，它能結合 DNA 末端，解旋並切除單鏈，為 RecA 結合做準備。
(B) UvrABC 複合物是核苷酸切除修復 (Nucleotide Excision Repair, NER) 系統的一部分，負責切除 DNA 損傷。
(C) ClpPR 複合物是一種蛋白酶，參與蛋白質降解，與 DNA 重組無直接關聯。

在大腸桿菌 (Escherichia coli) 中，RNA 聚合酶的 σ 因子 (σ factor) 負責識別啟動子 (promoter) 的序列，從而啟動轉錄。不同的 σ 因子亞型識別不同的啟動子。對於常見的 σ⁷⁰ 因子，其不同區域對應於識別啟動子的不同部分：
σ 因子區域 4 (σ region 4) 負責識別啟動子的 -35 序列。
σ 因子區域 2.3 (σ region 2.3) 負責識別啟動子的 -10 序列 (Pribnow box)。
σ 因子區域 1.2 (σ region 1.2) 參與 RNA 聚合酶核心酶的結合，並在解旋過程中有作用。

原核生物的內源性轉錄終止子 (intrinsic transcription terminator) 通常包含兩個關鍵結構：

1. 一個富含 G-C 的髮夾結構 (GC-rich hairpin loop)：這個結構的形成會導致 RNA 聚合酶暫時停滯。

剪接體 (spliceosome) 是由一系列小核核糖核蛋白 (small nuclear ribonucleoproteins, snRNPs) 和其他蛋白質組成的複合物，負責真核生物 mRNA 的剪接過程。
在剪接過程中，不同的 snRNPs 負責識別和結合剪接位點：

在錐蟲 (trypanosomes) 的線粒體中，存在一種特殊的 RNA 編輯 (RNA editing) 現象，稱為 RNA 編輯 (kinetoplast DNA editing)。

此題考查果蠅 Dscam 基因的可變剪接機制。Dscam 基因以其極高的可變剪接多樣性而聞名，產生數千種不同的蛋白質。題目提到 Dscam 基因包含 48 種 Exon 6 的變異體，但成熟 mRNA 中通常只包含其中一種 Exon 6 變異體。這表明這是一種選擇性剪接 (alternative splicing)，而且具有高度的特異性。
(A) 空間位阻 (steric hindrance) 可能影響剪接因子結合，但這並非 Dscam 選擇性剪接的主要機制。
(B) 無意義介導的 RNA 衰變 (Nonsense-mediated RNA decay, NMD) 是一種品質控制機制，用於降解含有過早終止密碼子 (premature termination codons, PTCs) 的 mRNA。雖然含有多個 Exon 6 變異體的 mRNA 可能會產生異常蛋白質，但 NMD 並非 Dscam 選擇性剪接的主要調控機制。
(C) Dscam 基因的可變剪接是通過一種稱為「選擇器剪接」(selector splicing) 的機制實現的。

Shine-Dalgarno 序列是原核生物 mRNA 上的一個核糖體結合位點 (ribosome binding site)，位於起始密碼子 (start codon, 通常是 AUG) 的上游。它的主要功能是幫助核糖體 (ribosome) 的小亞基 (small subunit) 識別 mRNA 的起始位置，從而準確地結合到 mRNA 上並開始翻譯。
(A) 招募 RNA 聚合酶 (RNA polymerase) 是轉錄起始的過程，與 Shine-Dalgarno 序列無關。

tRNA 的「充電」過程 (tRNA charging)，也稱為胺基酸活化 (aminoacylation)，是由胺基醯-tRNA 合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase) 催化的。這個過程分為兩步：
第一步：胺基酸被活化。胺基酸首先與 ATP 反應，形成一個高能的胺基醯-腺苷酸 (aminoacyl-AMP) 中間體，同時釋放無機磷酸 (PPi)。這個反應需要鎂離子作為輔助因子。

此題考查上游開放閱讀框 (upstream open reading frames, uORFs)。uORFs 是存在於 mRNA 的 5' 非翻譯區 (5' UTR) 中的短的開放閱讀框。
(A) uORFs 在原核生物和真核生物中都存在。在原核生物中，它們可以調節多順反子 mRNA 的翻譯。在真核生物中，它們常存在於單順反子 mRNA 的 5' UTR 中，調控下游主 ORF 的翻譯。
(B) uORFs 嚴格來說存在於 5' 非翻譯區 (5' UTR)。3' 非翻譯區 (3' UTR) 存在的是其他類型的調控元件。
(C) uORFs 通常起到負調控作用，即抑制下游主 ORF 的蛋白質表達。

細菌翻譯延伸 (translation elongation) 過程中，有幾個重要的延伸因子 (Elongation Factors, EFs)。
(A) EF-Tu (Elongation Factor Tu) 負責將胺基醯-tRNA 運送到核糖體 A 位點。它需要 GTP 供能。
(B) EF-Ts (Elongation Factor Ts) 負責再生 EF-Tu，使其能再次結合胺基醯-tRNA。

此題考查 Wobble 假說，描述了 tRNA 反密碼子 (anticodon) 第三個鹼基與 mRNA 密碼子 (codon) 第三個鹼基之間的配對靈活性。
(A) Wobble 配對不完全遵循標準的 Watson-Crick 配對規則。例如，G-U 配對是 Wobble 配對的一種，但不是標準的 Watson-Crick 配對。
(B) Wobble 配對發生在 tRNA 反密碼子的第一個鹼基（相對於 mRNA 密碼子的第三個鹼基）和 mRNA 密碼子的第三個鹼基之間。反密碼子的編號通常是 5'→3'，所以 Wobble 配對發生在反密碼子的 5' 端（第一個鹼基）。

核心觀念

真核生物的翻譯終止主要由兩個真核釋放因子（eukaryotic release factors）共同完成：

• eRF1：辨認三種終止密碼子 $UAA$、$UAG$、$UGA$，並催化新生多肽鏈從胜肽基轉移酶中心（peptidyl-transferase center, PTC）釋放。
• eRF3：與 eRF1 結合的 GTPase，藉由 GTP 水解促進終止反應及釋放因子後續解離。
• Rli1／ABCE1：ATPase，主要參與終止後的核糖體回收（ribosome recycling），促進大小次單元分離。

eRF1 的結構可模擬 tRNA，使其能進入核糖體 A site；其中的 GGQ motif 伸入 PTC，促進肽醯基－tRNA 酯鍵水解。

解題方法

判斷各選項是否正確，可依翻譯終止的事件順序檢查：

其中：

1. eRF1 負責辨認終止密碼子並直接促進多肽鏈釋放。
2. eRF3 是 GTPase，協助終止反應。
3. Rli1／ABCE1 是 ATPase，主要負責終止後的核糖體回收與次單元分離。

因此，直接描述 eRF1 促進新生多肽釋放的選項即為正確答案。

選項分析

(A) 錯誤。

真核 eRF1 雖然在功能上相當於原核的 Class I release factors（RF1、RF2），但其結構與胺基酸序列並不相似。

原核 RF1、RF2 的結構較接近，分別辨認不同的終止密碼子；真核 eRF1 則能辨認全部三種終止密碼子，且整體結構與序列和原核 Class I release factors 有明顯差異。因此不能說兩者在結構與胺基酸序列上相似。

(B) 正確。

核心觀念

本題考查「轉錄調控蛋白如何透過與啟動子、操縱基因及 RNA polymerase 的相對位置與蛋白質交互作用，分別促進或抑制轉錄」。

在乳糖操縱組中：

• **CAP（catabolite activator protein）**在細胞內結合 cAMP 後形成具活性的複合體，結合於 lac promoter 上游的 CAP binding site。
• CAP 可直接與 RNA polymerase 接觸，協助 RNA polymerase 穩定結合啟動子，提升轉錄起始效率。
• Lac repressor結合 lac operator。操縱子位置靠近啟動子與轉錄起始區，阻礙 RNA polymerase 結合、起始或向下游移動，因此抑制轉錄。

因此，兩者雖然都能結合 DNA，調控效果的關鍵不在於「是否能結合 DNA」，而在於：

1. 結合位置；
2. 是否具有能招募或穩定 RNA polymerase 的活化表面；
3. 結合後對轉錄複合體造成的空間阻礙。

解題方法

判斷此題應先找出 CAP 與 Lac repressor 對 RNA polymerase 的直接作用：

• CAP 的功能是促進 RNA polymerase 被啟動子招募與穩定結合。
• Lac repressor 的功能是佔據 operator，形成空間阻礙，阻止轉錄進行。

CAP 的活化表面可與 RNA polymerase 的 $\alpha$ 次單元等區域接觸，增強 RNA polymerase 對 promoter 的親和力。因此，最直接且完整解釋「CAP 為何促進轉錄」的選項是：

正確答案為 (D)。

選項分析

(A) CAP and the Lac repressor use different structural motifs to bind DNA.

錯誤。

CAP 與 Lac repressor 的蛋白質結構確實不同，DNA 結合區也不完全相同；然而，「使用不同結構基序結合 DNA」並不是造成一者活化、一者抑制的主要原因。

兩者都能透過特定 DNA-binding domain 辨識序列，但 DNA 結合本身只代表調控蛋白定位到特定區域，不能決定其一定會活化或抑制轉錄。真正關鍵是它們結合後對 RNA polymerase 的作用不同。

(B) CAP binds to the region overlapping the promoter, while the Lac repressor binds to the region at a distance from the promoter.

錯誤，且敘述的相對位置大致顛倒。

CAP binding site 通常位於 lac promoter 上游，約在 $-61.5$ 位置，與 promoter 相鄰但不直接覆蓋主要的 RNA polymerase 結合區。CAP 因此能在適當位置與 RNA polymerase 接觸，協助其結合 promoter。

Lac repressor 則結合 lac operator。主要操縱子 $O_1$ 位於 promoter 附近，並部分涵蓋轉錄起始區；

噬菌體 λ (bacteriophage λ) 的生命週期有兩種模式：裂解 (lytic) 和溶原 (lysogenic)。溶原模式是指噬菌體基因組整合到宿主細菌基因組中，並隨宿主 DNA 複製而穩定傳遞，但不誘導宿主細胞裂解。
(A) CI 蛋白是 λ 噬菌體的阻遏蛋白 (repressor)，它抑制裂解基因的表達，並維持溶原狀態。它同時也激活自身基因的轉錄，維持其穩定存在。CI 蛋白在建立和維持溶原狀態中起關鍵作用。
(B) CII 蛋白是 λ 噬菌體早期轉錄的產物，它是一種激活蛋白，能夠激活 CI 和 O 基因的轉錄。CII 的積累對於建立溶原狀態至關重要。當 CII 水平足夠高時，它會促進 CI 的表達，從而維持溶原狀態。
(C) CIII 蛋白也是早期轉錄的產物，它通過抑制宿主細胞的 RecBCD 酶來保護 CII 蛋白免受降解，從而間接促進溶原狀態的建立。

此題考查細菌中常見的 DNA 結合結構域。
(A) 鋅指結構域 (Zinc-finger domain) 在真核生物中很常見，用於 DNA 結合和蛋白質-蛋白質相互作用，但在原核生物中較少見。
(B) 基本亮氨酸拉鏈 (Basic leucine zipper, bZIP) 是真核生物中常見的 DNA 結合結構域，例如 AP-1 家族。
(C) AT-hook motif 是一種 DNA 結合結構域，在真核生物中較常見，能與富含 AT 的 DNA 區域結合。

此題考查高通量測序技術在分子生物學中的應用，特別是評估轉錄狀態。
(A) RIP-Seq (RNA binding protein immunoprecipitation-sequencing) 用於研究 RNA 與蛋白質的相互作用，以及 RNA 在細胞內的定位。
(B) ChIP-Seq (Chromatin immunoprecipitation-sequencing) 用於研究 DNA 與蛋白質（如組蛋白或轉錄因子）的結合位點。
(C) GRO-Seq (Global run-on sequencing) 用於測量全基因組範圍內的活躍轉錄情況，即 RNA 聚合酶正在轉錄的區域。

此題考查核糖開關 (riboswitches) 的特性。核糖開關是一種 RNA 元件，能夠感知細胞內小分子代謝物的濃度，並據此調控基因表達。
(A) 大多數核糖開關是順式作用元件 (cis-regulatory elements)，它們位於被調控基因的 mRNA 上游（通常在 5' UTR 中），直接影響該 mRNA 的翻譯或轉錄。反式作用元件則是由其他分子產生的，並作用於遠端的 DNA 或 RNA。
(B) 核糖開關可以通過兩種主要方式調控基因表達：
- 轉錄調控：通過形成不同的 RNA 二級結構，導致轉錄終止或延長。
- 翻譯調控：通過改變 mRNA 的構象，影響核糖體結合位點的可及性，從而調控翻譯的起始。
因此，核糖開關可以在轉錄和翻譯兩個層面上調控基因表達。這是正確的。

核心觀念

CRISPR（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）是細菌與古菌的重要適應性免疫系統，用來辨識並摧毀曾經感染過的噬菌體或入侵性遺傳物質。其基因座主要由兩類序列交錯組成：

1. 重複序列（repeat sequences）：通常為相似或近似的短序列。
2. 間隔序列（spacer sequences）：源自過去入侵的噬菌體、病毒或質體等外源遺傳物質。

CRISPR/Cas 系統可概分為三個階段：

• 適應（adaptation）：Cas1、Cas2 協助擷取外源 DNA 片段，將其插入 CRISPR locus，形成新的 spacer。
• 表現與加工（expression and processing）：CRISPR locus 轉錄成 pre-crRNA，再由 Cas 蛋白加工成成熟 crRNA。
• 干擾（interference）：crRNA 引導 Cas 蛋白辨識互補的外源核酸並加以切割。

解題方法

本題應逐一比對各選項與 CRISPR 的基本定義及 Cas 蛋白功能：

• 先判斷 CRISPR 主要存在於哪類生物。
• 再確認 CRISPR locus 的組成。
• 接著區分 spacer 的來源，以及 Cas1、Cas2 與 Cas6 的功能。
• 最後判斷目前最常用的基因編輯工具是哪一種 CRISPR/Cas 系統。

選項分析

(A) CRISPR is found in the eukaryotic genome.

錯誤。CRISPR 系統主要存在於細菌與古菌的基因組中，是原核生物對抗噬菌體與外源遺傳物質的適應性免疫機制。真核生物雖然可以利用人工導入的 CRISPR/Cas 系統進行基因編輯，但這不代表 CRISPR 是真核生物基因組中的天然防禦系統。

(B) A CRISPR locus consists of 2 major components: repeated and spacer sequences.

正確。CRISPR locus 的基本結構是：

此題考查真核生物中小 RNA 介導的基因沉默途徑。
(A) Piwi 相互作用 RNA (piRNAs) 主要在生殖細胞 (germline cells) 中表達，參與保護生殖細胞基因組免受轉位子的侵害，而不是在體細胞 (vegetative cells) 中。
(B) 小干擾 RNA (siRNAs) 和微小 RNA (miRNAs) 都是由雙鏈 RNA 前體通過 Dicer 酶切割產生的小 RNA 分子。siRNAs 通常來源於外源雙鏈 RNA 或基因組中的重複序列，而 miRNAs 則來源於內源性的 mRNA 或 pri-miRNA 前體。這是正確的。

核心觀念

中央法則（central dogma）描述的是「序列資訊」在生物大分子之間傳遞的方向。可傳遞的主要路徑包括：

中央法則的關鍵限制是：序列資訊一旦進入蛋白質，就不能再由蛋白質逆向傳回 DNA、RNA，或重新指定另一個蛋白質的胺基酸序列。因此，蛋白質不是序列資訊向外傳遞的來源。

其中，RNA 反轉錄成 DNA 的現象雖在 1957 年尚未被完整證實，但後來發現的反轉錄作用符合中央法則，並不構成違反。

解題方法

逐一判斷每個選項所描述的資訊流向：

1. 若是 DNA 或 RNA 之間的資訊傳遞，通常屬於中央法則允許的核酸對核酸傳遞。
2. RNA 轉譯成蛋白質，是中央法則的核心路徑。
3. 只要涉及「蛋白質 → RNA」或「蛋白質 → 蛋白質」的序列資訊傳遞，即屬於中央法則不允許的方向。

選項分析

(A) The sequential information can be transferred from DNA to RNA.

正確。DNA 經由轉錄（transcription）產生 RNA，DNA 上的鹼基序列資訊被轉移至 RNA。

(B) The sequential information can be transferred from RNA to DNA.

核小體 (nucleosome) 是真核生物染色質的基本結構單位，由 DNA 纏繞組蛋白核心顆粒 (histone core particle) 構成。組蛋白核心顆粒由八個組蛋白分子組成，形成一個四聚體。
組蛋白核心顆粒由兩套四種組蛋白組成：兩分子 H2A、兩分子 H2B、兩分子 H3 和兩分子 H4。
在核小體組裝的第一步，兩個 H3 分子與兩個 H4 分子首先結合，形成一個 (H3-H4)₂ 四聚體。

核心觀念

本題考查 DNA polymerase 的結構與催化機制，重點包括：

1. DNA polymerase 如何選擇正確的 dNTP。
2. DNA polymerase 如何區分 dNTP 與 rNTP。
3. DNA polymerase 各結構區域的功能。
4. Processivity 的定義。
5. DNA polymerase 的校對機制。

DNA polymerase 催化反應時，利用模板股決定下一個互補鹼基，並將正確的 deoxynucleoside triphosphate 接到新生 DNA 鏈的 $3'$ 端：

催化中心通常位於 palm domain，並透過二價金屬離子協助 $3'$-OH 去氧核糖核苷酸的親核攻擊及焦磷酸根離去。

解題方法

逐項對照 DNA polymerase 的四個關鍵特性：

• 是否由同一個催化活性位點處理四種 dNTP。
• 是否能利用立體結構排除 rNTP。
• thumb domain 是否負責催化。
• processivity 的定義是否正確。
• 校對作用是 exonuclease 還是 endonuclease。

其中，DNA polymerase 的典型結構可概括為：

• Palm domain：含催化活性中心，負責磷酸二酯鍵形成。
• Fingers domain：辨識模板與新進入的核苷酸，協助正確配對。
• Thumb domain：抓住新生 DNA 與模板 DNA，維持 DNA polymerase 與 DNA 的結合並提高 processivity。

選項分析

(A) 正確。

DNA polymerase 通常使用同一個聚合酶活性位點，催化四種 dNTP 的加入。不同 dNTP 並不是各自使用不同的催化中心，而是由模板鹼基與活性位點的形狀、氫鍵及誘導契合機制選擇正確的核苷酸。

因此，雖然四種 dNTP 的鹼基不同，仍由同一個 active site 催化其加入反應。

(B) 正確。

DNA polymerase 的活性位點具有立體選擇性，通常會排斥帶有 $2'$-OH 的 ribonucleoside triphosphate。rNTP 的核糖在 $2'$ 位置多出羥基，會與活性位點內的胺基酸殘基產生空間衝突，因此不易被當作正常底物使用。

此題考查 DNA 損傷修復機制及其相關酶。
(A) 核苷酸切除修復 (Nucleotide Excision Repair, NER) 主要由 UvrABC 複合物執行，它識別並切除損傷的核苷酸。DNA 糖苷酶 (DNA glycosylase) 是鹼基切除修復 (Base Excision Repair, BER) 中的關鍵酶，負責切除受損鹼基。因此，這個配對是錯誤的。
(B) 光復活 (Photoreactivation) 是光解酶 (DNA photolyase) 催化的一種修復機制，用於修復由紫外線引起的嘧啶二聚體。DNA photolyase 吸收可見光能量，將其用於斷裂嘧啶二聚體中的共價鍵。這是正確的配對。

此題考查 RNA 聚合酶 (RNA polymerase) 的機制。
(A) RNA 聚合酶並非從整個基因組複製 RNA，而是根據基因的需要，選擇性地轉錄特定的基因區域。
(B) RNA 聚合酶以 DNA 為模板，合成互補的 RNA 分子。這是 RNA 合成的基本原理。這是正確的。
(C) RNA 聚合酶在起始 RNA 合成時，不需要像 DNA 聚合酶那樣的引物 (primer)。它可以從頭開始合成 RNA，即 de novo synthesis。DNA 聚合酶需要一個 3'-OH 端才能添加核苷酸。這是正確的。

真核生物有多種 RNA 聚合酶，它們分別負責轉錄不同類型的 RNA：
RNA 聚合酶 I (Pol I)：負責轉錄大部分的核糖體 RNA (rRNA)，包括 18S, 5.8S, 和 28S rRNA。
RNA 聚合酶 II (Pol II)：負責轉錄信使 RNA (mRNA) 前體、大部分小核 RNA (snRNA) 和 microRNA (miRNA)。

真核生物 RNA 聚合酶 II 的 C 端結構域 (C-terminal domain, CTD) 包含一系列高度重複的酪氨酸-絲氨酸重複序列 (YSPTSPS)。CTD 的磷酸化狀態在轉錄的不同階段發生動態變化，並調控 RNA 聚合酶 II 的活性。
(A) 在轉錄前起始 (preinitiation) 階段，CTD 通常是未磷酸化或低度磷酸化的。
(B) 在啟動子逃逸 (promoter escape) 階段，即 RNA 聚合酶 II 擺脫啟動子區域，開始延伸轉錄時，CTD 會開始被磷酸化（主要是絲氨酸 5，Ser5）。

核心觀念

本題考查 mRNA 的基本結構、轉譯單位，以及原核、真核生物在轉譯起始機制上的差異。

• 開放閱讀框（open reading frame, ORF）：由起始密碼子開始，經連續閱讀且中途沒有同一閱讀框內的終止密碼子，直到終止密碼子為止的區段。可概念化表示為：

• 單順反子 mRNA（monocistronic mRNA）：一條 mRNA 通常只含有一個主要 ORF，主要見於真核生物。
• 多順反子 mRNA（polycistronic mRNA）：一條 mRNA 含有多個 ORF，可分別轉譯出多種蛋白質，常見於原核生物。
• 5' cap：真核 mRNA 5' 端的 7-甲基鳥嘌呤帽，參與 mRNA 穩定、核輸出及核糖體募集。
• Kozak sequence：位於真核 mRNA 起始密碼子 AUG 周圍的保守序列，協助核糖體辨認正確的轉譯起始位置。

解題方法

逐項判斷各敘述是否符合 mRNA 的定義與真核轉譯起始機制：

1. 判斷 mRNA 是否至少具有一個可轉譯區域。
2. 比較真核與原核 mRNA 的單順反子、多順反子特性。
3. 判斷 5' cap 與 Kozak sequence 在真核轉譯起始中的功能。

選項分析

(A) Each mRNA has at least one open reading frame (ORF).

正確。

mRNA 的主要功能是作為蛋白質合成的模板，因此至少包含一個可被核糖體讀取的編碼區，也就是至少一個 ORF。mRNA 的 5' UTR 與 3' UTR 不直接編碼蛋白質，但主要 ORF 位於兩者之間。

需注意，長鏈非編碼 RNA（lncRNA）、microRNA 前驅物等屬於非編碼 RNA，不能因為具有 RNA 形式就直接視為典型 mRNA。

(B) Many eukaryotic mRNAs are polycistronic.

錯誤。

多數真核 mRNA 是單順反子，一條 mRNA 通常主要編碼一種蛋白質。多順反子 mRNA 則是原核生物的典型特徵，例如細菌的 operon，其單一 mRNA 可包含多個基因的編碼區。

真核生物雖存在少數多順反子轉錄本，但並非「許多真核 mRNA」的普遍情形。

此題考查噬菌體 λ 的基因調控，特別是 CI (λ repressor) 和 Cro 蛋白與 operator 位點的相互作用。
PRM 是 CI 基因 (CI gene) 的啟動子，PR 是裂解基因的啟動子。OR1, OR2, OR3 是 operator 位點，它們位於 PR 和 PRM 之間，並且與這兩個啟動子都有重疊。
(A) OR1 結合 CI 蛋白時，它能激活 PRM 的轉錄。OR3 結合 Cro 蛋白時，它能抑制 PRM 的轉錄。CI 蛋白結合 OR1 可以激活 PRM。Cro 蛋白結合 OR3 可以抑制 PRM。OR1 位點與 PRM 啟動子有重疊，OR3 位點與 PR 啟動子有重疊。但說 OR1 在 PR 內，OR3 在 PRM 內是不準確的。它們都位於 PR 和 PRM 之間，並與它們有重疊。
(B) CI 阻遏蛋白和 Cro 蛋白都能結合到 OR1, OR2, OR3 這三個 operator 位點上。這是正確的。

此題考查表觀遺傳調控 (epigenetic regulation)。表觀遺傳調控是指不改變 DNA 序列本身，但能影響基因表達的遺傳。它通常涉及 DNA 甲基化、組蛋白修飾等。
(A) 噬菌體 λ 的溶原狀態 (lysogenic state) 的維持，雖然涉及到基因表達的關閉，但其維持是通過 CI 阻遏蛋白的表達和與 operator 的結合來實現的，這更像是基因調控，而非典型的表觀遺傳調控。
(B) 點突變 (point mutations) 是 DNA 序列本身發生的改變，不屬於表觀遺傳調控。
(C) DNA 甲基化 (DNA methylation) 是表觀遺傳調控的重要機制之一。