112 年 國立臺灣大學生化科學系碩士班《分子生物學（D）》

核心觀念

真核生物的 DNA 會與組蛋白結合，形成染色質的基本包裝單位，稱為核小體（nucleosome）。一個核小體的核心由組蛋白八聚體構成，DNA 纏繞在其外周；相鄰核小體之間則由連接 DNA 相連。

解題方法

題目問「組蛋白與 DNA 結合形成什麼結構」，辨認關鍵在於這是核小體的定義。依組蛋白和 DNA 組成的基本結構單位判斷，答案為 nucleosomes。

選項分析

• (A) cohesins（黏連蛋白）：負責協助維持姊妹染色單體的連結，也參與染色體組織；不是組蛋白與 DNA 結合形成的結構。
• (B) telomeres（端粒）：位於線性染色體末端，具有保護染色體末端的功能；不是 DNA 與組蛋白組成的基本包裝單位。

核心觀念

組蛋白（histones）是帶正電的鹼性蛋白質，主要與帶負電的 DNA 結合，協助 DNA 包裝成染色質。組蛋白富含離胺酸與精胺酸，這些胺基酸的側鏈在生理條件下帶正電；DNA 的磷酸骨架則帶負電，因此兩者能藉由靜電作用結合。

解題方法

先判斷組蛋白的性質，再確認其主要結合對象：

1. 組蛋白含有較多帶正電的胺基酸，屬於鹼性蛋白質。
2. 組蛋白主要與帶負電的 DNA 結合，形成核小體，是染色質包裝的重要基礎。

因此，題幹應填入「鹼性蛋白質；DNA」。

選項分析

• (A) acidic proteins; DNA：DNA 是主要結合對象，但組蛋白是鹼性蛋白質，前半句錯誤。

核心觀念

本題考「轉錄偶聯修復」（transcription-coupled repair）：細胞優先修復正在轉錄的基因中、妨礙 RNA 聚合酶前進的 DNA 損傷。典型途徑是核苷酸切除修復（nucleotide excision repair, NER）；RNA 聚合酶停滯後會招募修復因子，切除含損傷的一段 DNA，再以未受損的互補股為模板合成並封合。

解題方法

原卷第 I-(3) 題詢問「哪一種 DNA 修復常與轉錄偶聯」，選項依序為光復活、鹼基切除修復、複製、核苷酸切除修復，以及以上皆是。判斷關鍵是找出能移除阻礙 RNA 聚合酶前進之 DNA 損傷的修復途徑。

選項分析

• (A) photoreactivation（光復活）錯誤。 這是直接修復途徑，光復活酶利用光能拆除嘧啶二聚體，並非典型的轉錄偶聯修復途徑。
• **(B) base excision repair（鹼基切除修復）錯誤。

核心觀念

本題考的是細菌在 DNA 複製後，如何分辨哪一股是原有模板股，以便修復錯配。

以大腸桿菌的甲基導向錯配修復為例，Dam 甲基轉移酶會將 **GATC 序列中的腺嘌呤（A）**甲基化。DNA 複製後，新合成的子股尚未甲基化，因此短時間內形成半甲基化 DNA：原有模板股的 A 已甲基化，新合成股的 A 尚未甲基化。修復系統便能據此辨認新合成股，並在該股上修正錯配。

解題方法

先判斷題目問的是哪一股被甲基化：甲基標記用來標示複製前已存在的模板股。接著辨認負責標記的鹼基：在大腸桿菌的 Dam 甲基化系統中，被甲基化的是 GATC 位點中的 A，不是 C 或 G。

因此答案選 A。

選項分析

核心觀念

細菌的 SOS 反應是 DNA 損傷與複製壓力下啟動的修復反應。受損或停滯的複製叉會使單股 DNA 暴露，活化 RecA；活化的 RecA 促使 LexA 阻遏蛋白自我切割，使 SOS 修復基因表現增加。

解題方法

依原卷圖，第 I-(5) 題詢問「細菌 SOS 反應常見的觸發因素」，選項依序為胸腺嘧啶缺乏、DNA 交聯劑、紫外線、DNA 複製基因突變，以及「以上皆是」。判斷時逐項確認各因素是否會造成 DNA 損傷或複製停滯，進而引發 SOS 反應。

選項分析

• (A) 胸腺嘧啶缺乏：正確。 胸腺嘧啶不足會妨礙 DNA 合成，使複製叉停滯並累積單股 DNA，促進 RecA 活化。
• **(B) DNA 交聯劑，例如 mitomycin C：正確。

核心觀念

本題考察噬菌體 λ 整合進大腸桿菌染色體時，整合宿主因子（IHF）的作用。IHF 是宿主編碼的 DNA 結合蛋白，會辨認特定 DNA 序列並造成急彎，使 λ 整合酶較容易組裝重組複合體，促進噬菌體附著位點 attP 與宿主附著位點 attB 的位點專一性重組。

解題方法

圖中第 (6) 題問 IHF 在 λ 噬菌體溶原化時的位點專一性重組中扮演什麼角色；選項分別涉及 DNA 彎曲、DNA 超螺旋、切割 DNA、連接 DNA，以及以上皆是。判斷關鍵是區分「協助 DNA 排列的結構性因子」與「直接催化 DNA 切接的酵素」。

IHF 的核心作用是結合 DNA 並使其彎曲，協助整合酶形成適當的重組複合體。因此符合選項 (A) 所描述的 DNA 彎曲作用。

選項分析

核心觀念

大腸桿菌 RNA 聚合酶全酶由核心酵素與 $\sigma$ 因子組成。核心酵素包含 $\alpha_2\beta\beta'\omega$，負責 RNA 合成；$\sigma$ 因子協助辨認啟動子，使全酶能較有專一性地結合轉錄起始位置。

因此，缺少 $\sigma$ 因子的核心酵素仍能與 DNA 結合並進行 RNA 合成，但辨認特定啟動子的能力較弱，對 DNA 的結合專一性也低於全酶。

解題方法

圖中第（7）題問的是：大腸桿菌核心 RNA 聚合酶缺少哪個次單元，以及它與 DNA 結合的專一性相較於全酶如何。依核心酵素與全酶的組成定義，核心酵素缺少的是 $\sigma$；而 $\sigma$ 負責啟動子辨認，所以核心酵素的 DNA 結合專一性較低。

選項分析

核心觀念

RNA 聚合酶沿著 DNA 模板股移動時，會局部解開 DNA 雙股，形成一段短暫的單股區域，稱為轉錄泡（transcription bubble）。題目指出此區域約有 18 個鹼基對，正是轉錄泡的典型描述。

轉錄泡內，RNA 聚合酶讀取 DNA 模板股，並合成互補的 RNA。RNA 鏈與 DNA 模板股在轉錄泡內形成短暫的 RNA–DNA 雜合區；聚合酶前進後，前方 DNA 解開，後方 DNA 重新配對，因此轉錄泡會隨聚合酶移動。

解題方法

先抓住題幹的兩個線索：「RNA polymerase moves along the DNA」以及「single-stranded region of about 18 base pairs」。這描述的是轉錄過程中由 RNA 聚合酶維持的局部 DNA 解鏈區域。依其標準名稱，這個區域就是 transcription bubble。

選項分析

核心觀念

本題考的是 rifampicin 對 E. coli RNA 聚合酶的抑制階段。Rifampicin 結合 RNA 聚合酶的 $\beta$ 次單元，阻擋新生 RNA 延伸；它主要抑制轉錄起始時短 RNA 的延長，轉錄進入延長階段後便不再有效抑制。結構研究指出，rifampicin 會阻擋長度約為 2–3 個核苷酸的新生 RNA 通過，因此不能把它的作用簡化成「RNA 聚合酶只要結合 DNA 就不能再結合 rifampicin」。

解題方法

依原卷題幹，rifampicin 能抑制 E. coli 的 RNA 合成，但 RNA 鏈加入前十個核苷酸後，抑制作用便消失。關鍵是分辨轉錄起始與延長：短 RNA 尚在合成時，rifampicin 可以阻擋其延伸；RNA 鏈長成並進入延長階段後，便能持續合成。各選項若把作用原因歸於 DNA 結合狀態、$\alpha$ 次單元或核苷酸結合位點，都與這個機制不符，因此選「以上皆非」。

選項分析

核心觀念

大腸桿菌的啟動子具有由 $\sigma^{70}$ 因子辨識的保守序列，其中兩個重要區域是：

• $-10$ 區，又稱 Pribnow box，共識序列為 $5′\text{-TATAAT-}3′$。
• $-35$ 區，共識序列為 $5′\text{-TTGACA-}3′$。

位置以轉錄起始點 $+1$ 為基準；$-10$ 區位於起始點上游約 10 個鹼基。題目指定 sense strand（有義股），序列應以該股的 $5′ \to 3′$ 方向表示。

解題方法

辨認大腸桿菌常見的 $-10$ 共識序列，即可直接比對選項：

此序列出現在選項 (E)，因此選 (E)。

選項分析

核心觀念

真核細胞有三種主要的核內 RNA 聚合酶，依負責轉錄的 RNA 類型區分：

• RNA 聚合酶 I：轉錄大部分核糖體 RNA，包括 18S、5.8S 與 28S rRNA。
• RNA 聚合酶 II：轉錄蛋白質編碼基因，也就是題目所稱的主要結構基因。
• RNA 聚合酶 III：轉錄 tRNA，也負責轉錄 5S rRNA。

解題方法

依序將題幹中的三類產物對應到聚合酶：

1. 大部分 rRNA → RNA 聚合酶 I
2. 主要結構基因 → RNA 聚合酶 II
3. tRNA → RNA 聚合酶 III

因此順序為 I；II；III，符合選項 (A)。

選項分析

• (A) I；II；III：正確。 RNA 聚合酶 I 轉錄大部分 rRNA，RNA 聚合酶 II 轉錄主要結構基因，RNA 聚合酶 III 轉錄 tRNA。

核心觀念

RNA 聚合酶 II 的羧基端結構域（CTD）由多次重複的七胜肽序列組成，常見序列為 Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser。轉錄過程中，CTD 的磷酸化狀態會改變，並可招募不同的 RNA 處理因子，協調加帽、剪接及 3′ 端切割與多聚腺苷酸化等轉錄後加工事件。

解題方法

依原卷第 I-(12) 題，題目詢問 RNA 聚合酶 II 的 CTD 參與哪項功能；選項分別涉及啟動子結合、轉錄泡形成、轉錄後加工協調、終止訊號辨識及以上皆非。判斷時先抓住 CTD 的關鍵角色：它是連結轉錄與 RNA 加工的調控平台，因此選擇與轉錄後加工相符的敘述。

選項分析

• (A) binding to promoter regions of DNA：錯。 啟動子辨識與結合主要由轉錄因子及 RNA 聚合酶 II 的相關組件協助完成，CTD 的主要考點不是辨識或結合啟動子 DNA。
• **(B) formation of the transcription bubble：錯。

核心觀念

轉錄因子常具有可分開辨認的功能區域，其中 DNA 結合域負責辨認特定 DNA 序列，活化域負責促進該基因的轉錄。兩者分工不同：一個決定轉錄因子作用的位置，另一個協助啟動轉錄。

解題方法

可依各功能域與轉錄調控步驟的關係作答：

• DNA 結合域（DNA-binding domain）：辨認並結合特定的順式調控 DNA 序列，例如啟動子或增強子上的轉錄因子結合位點，讓轉錄因子定位到目標基因附近。

核心觀念

真核生物的轉錄媒介體（Mediator）是一種多蛋白質共活化因子複合體，負責將轉錄調控蛋白傳來的訊號，傳遞給 RNA 聚合酶 II 的轉錄機器。它本身通常不直接辨識特定 DNA 序列，而是與結合在增強子或啟動子上的轉錄活化因子，以及 RNA 聚合酶 II 和一般轉錄因子互相作用。

解題方法

題目問媒介體在轉錄調控中的功能，作答時掌握「連結調控因子與轉錄機器」這個核心即可。

核心觀念

本題考原核生物 RNA 聚合酶如何辨識啟動子，以及 σ 次單元在轉錄起始中的角色。細菌 RNA 聚合酶的核心酵素由 $\alpha_2\beta\beta'\omega$ 組成，具有合成 RNA 的能力；核心酵素與 σ 次單元結合後形成全酵素（holoenzyme），能有效辨識特定啟動子並啟動轉錄。

解題方法

回答時可依序說明 σ 次單元如何協助「找到啟動子、啟動 RNA 合成、交接延伸」，再補充不同 σ 因子對基因調控的意義。

1. 辨識啟動子並定位轉錄起始點
   σ 次單元使 RNA 聚合酶能辨識啟動子的保守序列，典型例子包括細菌啟動子上的 $-10$ 區與 $-35$ 區。它協助全酵素正確結合啟動子，讓轉錄從適當的位置開始。

2. 促進轉錄起始
   全酵素結合啟動子後，σ 次單元協助形成穩定的啟動子複合體，並促進局部 DNA 解鏈，使模板股暴露。RNA 聚合酶接著從轉錄起始點開始合成 RNA。

核心觀念

本題考查基因表現是否會依細胞狀態或外界訊號而改變。

• 構成型表現（constitutive expression）：基因在特定細胞或條件下持續表現，通常維持相對穩定的表現量，以供應細胞基本所需。構成型不代表表現量完全不變，也不表示所有細胞都會表現該基因。
• 調控型表現（regulated expression）：基因表現會依生理需求、發育階段、細胞種類或環境訊號而改變。調控可發生在轉錄、RNA 加工與穩定性、翻譯或蛋白質活性等層次。

解題方法

核心觀念

題目給的是 DNA sense strand（有義股／編碼股）。它與轉錄產生的 mRNA 序列方向相同，鹼基排列也相同，唯一差別是 DNA 的胸腺嘧啶 $T$ 在 mRNA 中換成尿嘧啶 $U$。

相對地，RNA 聚合酶以 DNA 的 **template strand（模板股）**為模板合成 RNA；模板股與 mRNA 互補且方向相反。

解題方法

題目提供的有義股為：

將序列中的每個 $T$ 換成 $U$，其餘鹼基維持不變：

核心觀念

HindIII 辨認雙股 DNA 上的序列 $5′\text{-AAGCTT-}3′$，並在上股第一個 A 之後切割。互補股的切點與上股錯開，因此形成 5′突出端，其序列為 $5′\text{-AGCT-}3′$。

切割會在新生的 $5′$ 端留下磷酸基（P），在新生的 $3′$ 端留下羥基（OH）。題目下股由左至右以 $3′\to5′$ 方向書寫。

解題方法

上股序列為：

其中辨認序列是第 3 至第 8 個鹼基的 AAGCTT，切點位於第一個 A 之後：

下股從左至右為 $3′\to5′$，切點需與上股錯開，使其在辨認序列的互補區段內形成 $5′$ 突出端：

核心觀念

線性 DNA 被完全酶切時，$n$ 個不同的切位會產生 $n+1$ 個片段；相鄰切位或 DNA 末端之間的長度，就是酶切片段的大小。雙酶切片段則是兩種酶所有切位共同切出的區段。

先由片段總長確認 DNA 長度：

BamHI 單酶切得到 2 個片段，表示有 1 個 BamHI 切位；EcoRI 單酶切得到 3 個片段，表示有 2 個 EcoRI 切位。雙酶切得到 4 個片段，表示三個切位都位於不同位置。

解題方法

雙酶切片段長度為 $1000、1080、1450、2150$ bp。依 BamHI 單酶切結果，BamHI 切位必須將線性 DNA 分成 $2080$ bp 與 $3600$ bp 兩側。由雙酶切片段中可得：

因此，$1080$ bp 與 $1000$ bp 兩段位於同一端，BamHI 切位在這兩段之後。

再看 EcoRI 單酶切片段：

所以 $1000$ bp 與 $1450$ bp 必須相鄰，且兩段合併後形成一個 EcoRI 片段。其餘 $1080$ bp 與 $2150$ bp 各自形成 EcoRI 片段。符合條件的一種排列為：

核心觀念

本題考的是細菌如何依據葡萄糖供應調節基因轉錄，尤其是乳糖操縱組的分解代謝物抑制。CAP 與 cAMP 必須結合後，才能有效促進轉錄；因此兩者是「調節蛋白」與「訊號分子」的關係。

• CAP（catabolite activator protein，分解代謝物活化蛋白），又稱 CRP（cAMP receptor protein），是細菌的轉錄調節蛋白。它可結合特定 DNA 序列，幫助 RNA 聚合酶啟動轉錄。
• cAMP（環腺苷酸）是小分子訊號。它與 CAP 結合後，使 CAP 採取有利於 DNA 結合的構形，形成有活性的 CAP–cAMP 複合體。

解題方法：從訊號到轉錄效果

比較兩者時，依序說明「分子角色、作用方式、對轉錄的影響」即可：

1. 葡萄糖供應影響 cAMP 濃度
   大腸桿菌葡萄糖充足時，腺苷酸環化酶活性受抑，細胞內 cAMP 濃度降低；葡萄糖不足時，腺苷酸環化酶活性提高，cAMP 濃度上升。

2. cAMP 活化 CAP
   cAMP 結合 CAP 後，CAP 的構形改變，使 CAP–cAMP 複合體能有效結合操縱組啟動子上游的 CAP 結合位點。

3. 活化轉錄
   CAP–cAMP 結合 DNA 後，有助於 RNA 聚合酶結合及啟動轉錄。因此，低葡萄糖時，CAP–cAMP 可促進乳糖操縱組等相關基因的轉錄；高葡萄糖時，cAMP 減少，CAP 活化作用降低，形成分解代謝物抑制。

CAP 與 cAMP 的比較

核心觀念

本題考查真核基因轉錄調控中的兩類順式調控 DNA 序列：增強子（enhancer）與沉默子（silencer）。兩者本身通常不編碼蛋白質，而是提供特定轉錄調控蛋白的結合位點；它們主要依結合蛋白及其調控效果來區分。

• 增強子：結合轉錄活化蛋白後，提高目標基因的轉錄量。
• 沉默子：結合轉錄抑制蛋白後，降低目標基因的轉錄量。

解題方法

比較這兩個名詞時，依序掌握「序列性質、結合因子、調控方向、作用方式」即可。

核心觀念

本題考查組蛋白乙醯轉移酶（histone acetyltransferase, HAT）與組蛋白去乙醯酶（histone deacetylase, HDAC）如何透過可逆的組蛋白修飾，影響染色質結構與基因表現。兩者作用相反，分別在組蛋白上添加及移除乙醯基。

解題方法

比較這兩種酵素時，可依序說明其催化反應、底物與輔因子、對組蛋白電荷及染色質的影響，以及與轉錄的關聯。作答時也要指出，組蛋白乙醯化通常與轉錄活化相關，但其實際效果仍取決於修飾位置、細胞背景及調控蛋白的參與。

詳細比較

HAT：添加乙醯基

HAT 將乙醯輔酶 A 的乙醯基轉移至組蛋白尾端賴胺酸側鏈的 ε-胺基，使賴胺酸帶有乙醯基。其反應可概略表示為：

核心觀念

兩者都是細胞用來清除異常信使核糖核酸（mRNA）的品質管制機制，目的在於避免核糖體持續翻譯錯誤轉錄本，並減少異常蛋白質累積。比較時，應先看核糖體遇到什麼異常：無義介導降解（nonsense-mediated decay, NMD）的訊號是過早終止密碼子；無終止介導降解（nonstop-mediated decay, NSD）的訊號則是轉錄本缺少可用的終止密碼子。

解題方法

採用「辨認異常訊號 → 說明核糖體反應 → 說明 mRNA 與蛋白質的處理」的順序，就能清楚比較兩種機制。此題不是選擇題，沒有選項需要逐一判斷；作答重點是交代兩者相同的品質管制功能，以及觸發條件和後續處理方式的差異。

NMD：過早終止密碼子

NMD 清除含有過早終止密碼子（premature termination codon, PTC）的 mRNA。PTC 使核糖體在轉錄本的非正常位置提前終止翻譯，可能產生缺失重要區段的短蛋白質。

在典型的哺乳類細胞機制中，剪接留下的外顯子接合複合體（exon junction complex, EJC）可協助判斷終止位置是否異常。若核糖體在最後一個外顯子接合點上游的終止密碼子處終止，該接合點仍可能保留 EJC；此時，位於終止位點下游的 EJC 會促進 UPF 等因子的招募，啟動 mRNA 降解。常用的判斷規則是：終止密碼子若位於最後一個外顯子接合點上游約 50–55 個核苷酸以上，較符合 NMD 的典型辨認條件。

NMD 的核心因子包括 UPF1、UPF2、UPF3；UPF1 可在 SMG1 等因子參與下被調控，進而促進 mRNA 去帽、去腺苷化及降解。EJC 是典型辨認途徑的重要線索，但 NMD 也存在不依賴 EJC 的辨認方式，因此不宜把「有 EJC」當成唯一必要條件。

NSD：缺少終止密碼子

NSD 清除缺少有效終止密碼子的 mRNA。核糖體翻譯到轉錄本末端仍未遇到終止密碼子，因而無法正常終止並回收核糖體。若轉錄本帶有多聚腺苷酸尾，核糖體可能繼續讀入該區域；

核心觀念

本題要求比較兩種 RNA 剪接方式：第一類自我剪接內含子（Group I self-splicing intron）與真核前驅 mRNA 的剪接體剪接（pre-mRNA spliceosome）。兩者都以連續兩次轉酯反應移除內含子、連接外顯子；差異在於第一步使用的親核基團、內含子產物的結構，以及催化剪接的分子機器。[^1][^2]

轉酯反應是 RNA 上一個羥基攻擊磷酸二酯鍵，使磷酸二酯鍵重新排列。兩次反應前後的磷酸二酯鍵數目相同，化學步驟本身不需 ATP 提供能量；剪接體則會使用 ATP 支援組裝與構形重排。

解題方法

以「催化者、第一步親核基團、內含子產物、反應產物」作為比較架構，並依序寫出兩種剪接的兩步反應。這樣可以看出兩者雖然都連接外顯子，第一步的化學起始方式與形成的內含子構造卻不同。

第一類自我剪接內含子

Group I 內含子 RNA 本身能催化剪接；在體外，反應可在適當的二價金屬離子條件下，由外來鳥苷（G）啟動。鳥苷提供的 3′-OH 是第一步親核基團。[^3]

1. 第一步：外來鳥苷攻擊 5′ 剪接位點。
   外來 G 的 3′-OH 攻擊 5′ 外顯子與內含子交界處的磷酸二酯鍵。結果是 5′ 外顯子被切離，G 接到內含子的 5′ 端；5′ 外顯子末端留下可供下一步反應的 3′-OH。

2. 第二步：5′ 外顯子的 3′-OH 攻擊 3′ 剪接位點。
   5′ 外顯子的 3′-OH 攻擊內含子與 3′ 外顯子交界處的磷酸二酯鍵，兩個外顯子因此連接，內含子以線性 RNA形式釋出。

整體反應可概括為：

Group I 內含子通常以內部導引序列協助辨識 5′ 外顯子。細胞內的蛋白質可協助 RNA 正確摺疊，但「自我剪接」指 RNA 具有催化剪接反應的能力，並非表示所有生理情況都完全不需蛋白質協助。

剪接體介導的前驅 mRNA 剪接

真核細胞核內的多數前驅 mRNA 由剪接體處理。剪接體是由小核核糖核蛋白（snRNP）及其他蛋白質因子組成的複合體；主要 snRNP 包括 U1、U2、U4、U5 與 U6。剪接位點辨識、複合體組裝與構形重排，使剪接體能將反應位置正確排列。[^1][^4]

1. 第一步：分枝點腺苷的 2′-OH 攻擊 5′ 剪接位點。
   內含子分枝點（branch point）的腺苷（A）以 2′-OH 攻擊 5′ 外顯子與內含子交界處的磷酸二酯鍵。5′ 外顯子被切離，其末端形成 3′-OH；內含子 5′ 端則與分枝點 A 形成 2′–5′ 磷酸二酯鍵，產生套索狀（lariat）內含子中間體。

2. 第二步：5′ 外顯子的 3′-OH 攻擊 3′ 剪接位點。
   5′ 外顯子的 3′-OH 攻擊內含子與 3′ 外顯子交界處的磷酸二酯鍵，使兩個外顯子連接，套索狀內含子釋出。

核心觀念

大腸桿菌以多層負回饋調節色胺酸合成：細胞內色胺酸充足時，減少合成途徑酵素的表現，並直接抑制合成途徑中的關鍵酵素；色胺酸不足時，則解除這些抑制。主要考點是 trp 操縱組的阻遏作用與衰減作用，以及色胺酸對酵素的回饋抑制。NCBI Bookshelf：原核生物轉錄調控、大腸桿菌色胺酸調控機制研究

解題方法

依調控發生的層次整理，即可完整回答：

一、轉錄起始的阻遏作用

大腸桿菌的 trp 操縱組包含色胺酸生合成相關結構基因，通常概括為 $trpE、trpD、trpC、trpB、trpA$。調控蛋白 TrpR 本身是阻遏蛋白，但單獨存在時活性不足。

• 色胺酸充足時：色胺酸與 TrpR 結合，作為共同阻遏物，使 TrpR 轉變為能結合操縱子的活性形式。活化的 TrpR 結合操縱子區域，抑制 RNA 聚合酶啟動轉錄，降低生合成酵素的產量。
• **色胺酸不足時：**TrpR 缺少色胺酸共同阻遏物，無法有效結合操縱子，轉錄起始得以進行。

二、轉錄延伸的衰減作用

trp 操縱組前端有一段先導序列，其中的先導胜肽含有連續的兩個色胺酸密碼子。細菌轉錄與轉譯可同步進行，因此核糖體在先導序列上的移動會影響新生 RNA 的二級結構。

• 色胺酸充足時：核糖體能快速通過兩個色胺酸密碼子並占據 RNA 區域 2，使區域 3 與區域 4 配對，形成終止髮夾；RNA 聚合酶提早終止轉錄，結構基因無法完整表現。
• **色胺酸不足時：**核糖體因缺少帶有色胺酸的帶電 tRNA，在兩個色胺酸密碼子處停滯；

核心觀念

RNA 干擾（RNA interference, RNAi）是由小型 RNA 引導的基因沉默機制。小型 RNA 與 Argonaute 蛋白形成 RNA 誘導沉默複合體（RNA-induced silencing complex, RISC），由其中的引導股辨認互補的標的 RNA，進而抑制其轉譯或促進其降解。RNAi 的主要作用發生在轉錄後階段；部分生物也能藉由小型 RNA 調控染色質狀態與轉錄。

解題方法

按「雙股 RNA 來源 → 小型 RNA 產生 → RISC 組裝 → 標的辨認 → 基因沉默結果」說明，即可完整交代 RNAi 的分子機制。

機制步驟

1. 雙股 RNA 或髮夾 RNA 的產生
   RNAi 的起始物可為外來雙股 RNA，例如病毒 RNA 或實驗導入的 RNA；也可來自細胞內源性 RNA。內源性微小 RNA（microRNA, miRNA）通常先由初級轉錄本形成髮夾結構。

2. 加工成小型 RNA
   細胞質中的 Dicer 是具有 RNase III 活性的核酸內切酶，會將雙股 RNA 或髮夾 RNA 切割成短小 RNA 雙股，典型長度約為 21–23 個核苷酸，末端常具有 2 個核苷酸的 3′突出端。

   miRNA 的前驅髮夾在細胞核中先由 Drosha–DGCR8 複合體加工，再經 Exportin-5 輸送至細胞質，最後由 Dicer 切割。

3. 裝載至 RISC 並保留引導股
   小型 RNA 雙股與 Argonaute 蛋白及其他 RISC 蛋白組成複合體。雙股中的一股成為引導股並留在 Argonaute 上；

核心觀念

λ 噬菌體感染大腸桿菌後，宿主 RNA 聚合酶會先從噬菌體的立即早期啟動子開始轉錄。立即早期基因的轉錄不需要先合成噬菌體調控蛋白；其中的 N 蛋白之後會促使 RNA 聚合酶讀穿終止訊號，進一步表現延遲早期基因。

解題方法

圖中的基因組圖標出多個啟動子，包括 $P_L$、$P_R$、$P_{RM}$、$P_{RE}$ 與 $P_{AQ}$。

核心觀念

λ 噬菌體的 N 蛋白是轉錄抗終止因子。它改變 RNA 聚合酶的轉錄狀態，使 RNA 聚合酶越過原本會使轉錄停止的終止子，繼續轉錄下游基因；它不負責啟動轉錄。

解題方法

圖中標出 $P_L$ 與 $P_R$，其下游可見 $N$、$cI$、$cro$、$cII$、$Q$ 等基因。解題關鍵是掌握 N 蛋白在感染早期的角色：$P_L$ 與 $P_R$ 啟動轉錄後，先產生的 N 蛋白會促進這兩條轉錄路徑越過下游終止子。

N 蛋白與新生 RNA 上的 nut（N utilization）位點結合，並與宿主的 Nus 蛋白及 RNA 聚合酶形成抗終止複合體。

核心觀念

本題考的是 λ 噬菌體感染後，如何由裂解途徑轉向溶原途徑。關鍵是調控蛋白 CII 促進 CI 抑制蛋白 的建立；CI 接著關閉裂解相關基因的表現，並讓 λ DNA 整合進宿主染色體，形成前噬菌體。

解題方法

圖中標出 $P_I$、$P_L$、$P_{RM}$、$P_R$、$P_{RE}$、$P_{AQ}$ 等啟動子，以及 int、xis、N、cI、cro、cII、Q 等基因。判斷溶原建立時，應從感染早期的調控蛋白 CII 入手，再追蹤它如何促進 CI 表現與 DNA 整合。

1. 感染初期，$P_L$ 和 $P_R$ 啟動轉錄，產生早期調控蛋白，包括 N、CII 與 CIII。CIII 可抑制宿主蛋白酶對 CII 的降解；當 CII 穩定累積時，溶原途徑較容易建立。
2. CII 活化 $P_{RE}$，使 cI 表現，產生 CI 抑制蛋白；CII 也活化 $P_I$，促進 int 表現，產生 λ 整合酶。