108 年 國立成功大學生物科技與產業科學系《分子生物學》

本題主要在考驗學生對 DNA 合成基本原料的了解。DNA 合成是將核苷酸單體聚合成長鏈的過程。

DNA 合成需要四種去氧核糖核苷三磷酸（dNTPs）：dATP、dGTP、dCTP 和 dTTP。這些 dNTPs 提供 DNA 鏈合成所需的核苷酸單元和能量（透過水解磷酸鍵釋放能量）。

核心觀念

遺傳密碼表通常以 mRNA 的 5′→3′方向密碼子表示。色胺酸（tryptophan, Trp）的唯一密碼子是：

$$5′\text{-UGG-}3′$$

題目選項使用 DNA 序列，且須視為 DNA 模板股的 5′→3′序列。模板股與 mRNA 互補且方向相反，因此需先求其反向互補序列，再對照遺傳密碼表。

鹼基配對關係為：

• DNA-T ↔ RNA-A
• DNA-A ↔ RNA-U
• DNA-C ↔ RNA-G
• DNA-G ↔ RNA-C

解題方法

將各選項的 DNA 模板股轉換成 mRNA 密碼子：

• DNA 模板股：$5′\text{-CCA-}3′$
• 互補 RNA：$3′\text{-GGU-}5′$
• 反向讀取：$5′\text{-UGG-}3′$

$5′\text{-UGG-}3′$ 正是色胺酸的密碼子，因此選項 D 正確。

選項分析

本題考驗學生對於偵測蛋白質與 DNA 交互作用的實驗方法的了解，特別是哪個方法會使用抗體。

• (A) EMSA (Electrophoretic Mobility Shift Assay)：此方法用於偵測蛋白質與 DNA 的結合。蛋白質與 DNA 結合後，其移動速度會變慢，因此在凝膠電泳中會觀察到移動的位移。此方法不直接使用抗體。
• (B) ChIP assay (Chromatin Immunoprecipitation assay)：此方法用於偵測細胞內蛋白質與 DNA 的結合。首先，利用甲醛交聯（crosslinking）將蛋白質與其結合的 DNA 固定。然後，利用針對目標蛋白質的特定抗體來免疫沉澱（immunoprecipitation）蛋白質-DNA 複合物。最後，釋放 DNA 並進行 PCR 或定序，以鑑定與該蛋白質結合的 DNA 片段。此方法明確使用抗體。

核心觀念

本題考查端粒酶（telomerase）如何解決真核生物染色體末端的「末端複製問題」（end-replication problem）。

DNA 聚合酶只能：

1. 以既有的 $3'$-OH 端作為延伸起點；
2. 沿著模板合成新的 DNA；
3. 以 $5' \to 3'$ 方向合成 DNA；
4. 不能直接從頭合成 DNA，也不能完整複製線性染色體最末端。

因此，落後股的最後一段 RNA primer 移除後，缺少可供 DNA 聚合酶延伸的 $3'$-OH，會造成新生 DNA 的 $5'$ 端逐代縮短。

端粒酶是一種具有逆轉錄酶活性的核糖核蛋白複合體，主要包含：

• TERT：telomerase reverse transcriptase，負責催化 DNA 合成；
• TER：telomerase RNA，提供合成端粒重複序列所需的 RNA 模板。

端粒酶利用自身攜帶的 RNA 作為模板，在染色體的 $3'$ 端添加端粒 DNA 重複序列，使後續 DNA 複製能保留染色體末端的重要遺傳資訊。

解題方法

判斷端粒酶功能時，抓住兩個關鍵詞即可：

1. 模板是 RNA，而不是 DNA
2. 作用位置是染色體的 $3'$ 端，而不是 $5'$ 端

端粒酶先以自身 RNA 作為模板，延伸染色體原有的 $3'$ 端，形成較長的端粒單股突出端。之後，DNA 聚合酶便能以此延長的端粒股作為模板，合成互補股。

其核心反應可概括為：

$$\text{RNA 模板} \longrightarrow \text{DNA 延伸產物}$$

這種「以 RNA 為模板合成 DNA」的活性稱為逆轉錄，因此端粒酶本質上具有特殊的逆轉錄酶功能。

選項分析

(A) It synthesizes the Okazaki fragment that is to prevent loss of genetic information at the 5' end of DNA.

錯誤。

Okazaki fragment 是 DNA 複製過程中，落後股以不連續方式合成的短 DNA 片段。它由引子酶先合成 RNA primer，再由 DNA 聚合酶延伸，最後由 DNA ligase 將各片段連接起來。

端粒酶的功能不是合成 Okazaki fragment。端粒酶是透過延長染色體的 $3'$ 端，間接解決另一股 DNA 的 $5'$ 端無法完整複製問題。

本題考驗學生對 RNA 剪接（splicing）和剪接體（spliceosome）辨識內含子（intron）和外顯子（exon）邊界序列的記憶。

RNA 剪接是真核細胞在轉錄後修飾 mRNA 的過程，其中將內含子移除，並將外顯子連接起來。這個過程由剪接體執行，剪接體是一個複雜的蛋白質-RNA 複合物。剪接體能精確辨識內含子和外顯子之間的界線，主要是透過辨識特定的共有序列（consensus sequences）。

在人類細胞中，前體 mRNA（pre-mRNA）的內含子通常具有以下幾個關鍵的識別位點：

1. 5' 剪接位點 (5' splice site)：內含子開始處，通常是 GU 或 AU。
2. 3' 剪接位點 (3' splice site)：內含子結束處，通常是 AG 或 AC。

本題考驗學生對蛋白質合成過程中胜肽鍵形成機制的理解，特別是催化這個反應的分子以及發生的位置。

蛋白質合成（轉譯）發生在核醣體（ribosome）上。核醣體由核糖體 RNA（rRNA）和蛋白質組成。在功能上，rRNA 被認為是催化胜肽鍵形成的核酶（ribozyme），而蛋白質則起結構和調節作用。

勝肽鍵的形成是將胺基酸連接起來的過程。這個反應發生在核醣體的兩個關鍵位點：

• A 位點 (Aminoacyl site)：接收攜帶新胺基酸的 tRNA。
• P 位點 (Peptidyl site)：攜帶正在生長的胜肽鏈的 tRNA。
• E 位點 (Exit site)：脫離胜肽鏈的、沒有胺基酸的 tRNA 離開核醣體的位置。

本題考驗學生對大腸桿菌（E. coli）lac operon 調控機制的理解。lac operon 是一個典型的誘導性操縱子（inducible operon），控制乳糖代謝相關基因的表現。

lac operon 的調控有兩個主要機制：

1. 負調控 (Negative control)：由 lacI 基因編碼的阻遏蛋白（repressor）結合到操縱區（operator）來阻止 RNA 聚合酶的轉錄。當乳糖（lactose）存在時，乳糖的異構物（allolactose）會與阻遏蛋白結合，使其變構失活，無法結合到操縱區，從而允許轉錄發生。
2. 正調控 (Positive control)：由 catabolite activator protein (CAP) 和環腺苷酸（cAMP）複合物來調控。當葡萄糖（glucose）濃度低時，cAMP 濃度會升高，cAMP-CAP 複合物會結合到啟動子（promoter）上游的 CAP 結合位點，增強 RNA 聚合酶的結合和轉錄效率。

本題考驗學生對 Edman 降解法（Edman degradation）的認識。Edman 降解法是一種用於確定胜肽（peptide）或蛋白質 N 端胺基酸序列的化學方法。

該方法由 Pehr Edman 在 1950 年代開發。其基本原理是利用異硫氰酸苯酯（phenylisothiocyanate, PITC），在鹼性條件下與胜肽的 N 端胺基酸反應，形成苯硫代乙醯胺基衍生物。

本題考驗學生對 Cre-LoxP 重組系統在基因工程中應用的了解。Cre-LoxP 系統是一種常用的位點特異性重組（site-specific recombination）系統，廣泛用於基因剔除（gene knockout）、基因標記和基因重排等。

• Cre 蛋白質：是一種重組酶（recombinase），能夠識別並作用於 LoxP 位點。
• LoxP 位點：是 Cre 蛋白質識別的 34 bp 的 DNA 序列，由一個 8 bp 的核心序列（core sequence）和兩側各一個 13 bp 的反向重複序列（inverted repeat）組成。
• 作用機制：當 LoxP 位點位於 DNA 的同一條鏈上，且方向相同時，Cre 蛋白質可以催化這兩個 LoxP 位點之間的 DNA 進行重組，導致中間序列的刪除（如果是順向重複）或倒轉（如果是反向重複）。

現在我們逐一分析選項：
(A) Cre 確實被廣泛用於基因工程，透過將 LoxP 位點插入到目標基因的兩側，然後誘導 Cre 的表現，可以實現目標基因的刪除（基因剔

本題考驗學生對 RNA 干擾（RNA interference, RNAi）機制及其相關分子組成的了解，特別是哪些分子參與基因沉默。

基因沉默（gene silencing）是指抑制基因的表現，使其無法轉譯成蛋白質。RNAi 是一種主要的基因沉默機制，涉及小分子 RNA（如 miRNA 和 siRNA）的產生和作用。

RNAi 的主要組成分子包括：

• miRNA (microRNA) 和 siRNA (small interfering RNA)：這些是短的非編碼 RNA 分子，能夠與目標 mRNA 結合，導致 mRNA 的降解或抑制其轉譯。
• dsRNA (double-stranded RNA)：miRNA 和 siRNA 的前體通常是雙鏈 RNA。siRNA 通常是外源性的 dsRNA，而 miRNA 是由內源性的基因轉錄產生的。
• Dicer：一種 RNase III 型核酸酶，負責將較長的 dsRNA 前體切割成約 21-25 個核苷酸對的 siRNA 或 miRNA。

本題考驗學生對細菌 DNA 拓撲異構酶（topoisomerase）功能的了解，特別是引入負超螺旋（negative supercoiling）的酶。

細菌的基因組通常是環狀的雙鏈 DNA。為了適應細胞內的空間，並且便於複製和轉錄，這些環狀 DNA 會被捲曲成超螺旋結構。負超螺旋是指 DNA 雙螺旋的右旋程度增加，或者說 DNA 相對於其鬆弛狀態被過度解旋。

• 拓撲異構酶 I (Topoisomerase I)：通常通過切斷 DNA 雙鏈中的一條鏈，然後讓另一條鏈通過這個斷裂點，再重新連接斷裂的鏈，來改變 DNA 的超螺旋密度。

本題考驗學生對人類基因組變異程度的了解。人類基因組雖然龐大，但個體之間的差異相對較小。

根據目前的基因組學研究，人類個體之間的基因組序列差異非常小。絕大多數的 DNA 序列在所有人類之間是相同的。只有少量的鹼基對（SNP, Single Nucleotide Polymorphisms）或較大的結構變異（如插入、刪除、拷貝數變異）存在差異。

本題考驗學生對染色質（chromatin）結構的基本概念。染色質是 DNA 與組蛋白（histones）結合形成的複合體，是真核細胞核內 DNA 的主要形式。

在電子顯微鏡下觀察，未高度濃縮的染色質呈現出一種特定的結構，即 DNA 纏繞在組蛋白八聚體（histone octamer）周圍，形成類似於「念珠」的結構。這種結構被形象地描述為「beads on a string」（繩上的珠子）。

本題考驗學生對 Dicer 酶功能的理解。Dicer 是一種 RNase III 型核酸酶，在 RNA 干擾（RNAi）和 microRNA（miRNA）的生物合成途徑中扮演著關鍵角色。

Dicer 的主要功能是切割長鏈的雙鏈 RNA（dsRNA）前體，將其加工成短的雙鏈 RNA 分子，如 siRNA（small interfering RNA）或 miRNA。這些短雙鏈 RNA 分子隨後會被整合到 RISC（RNA-induced silencing complex）中，參與基因沉默。

Dicer 的特點是：

• 底物 (Substrate)：雙鏈 RNA (dsRNA)。
• 切割方式：它能夠識別 dsRNA 的結構，並沿著 dsRNA 的長度進行切割，產生長度約為 21-25 個核苷酸對的 dsRNA fragments。
• 序列依賴性 (Sequence dependence)：Dicer 的切割位點會受到 dsRNA 序列的影響，但它主要是基於 dsRNA 的雙鏈結構來執行切割，而不是像限制酶那樣識別特定的短序列。然而，相較於完全隨機的切割，它更像是「結構依賴性」或「序列調節的結構依賴性」的切割。

本題考驗學生對人類 microRNA（miRNA）在基因調控中的作用的理解。miRNA 是一類小的非編碼 RNA 分子，在轉錄後水平調控基因表現。

miRNA 的作用機制通常是透過與目標 mRNA 的 3' 非轉譯區（3' UTR）結合，引導 RISC 複合物對目標 mRNA 進行降解，或抑制其轉譯。

關於 miRNA 的特性，有幾個關鍵點：

1. miRNA 的專一性：一個 miRNA 分子，由於其序列的某些區域與多個不同的 mRNA 分子（特別是它們的 3' UTR）具有部分互補性，因此一個 miRNA 可以結合並調控多個不同的 mRNA 目標。這與 siRNA 通常針對單一 mRNA 不同。
2. miRNA 對基因的調控範圍：由於一個 miRNA 可以調控多個 mRNA，並且人類基因組中有數百到數千種不同的 miRNA，所以 miRNA 家族共同調控著人類基因組中相當大比例的基因。研究表明，miRNA 能夠調控人類基因組中超過 60-80% 的基因。

本題考驗學生對凝膠電泳（gel electrophoresis）基本原理的理解，特別是影響分子在凝膠中移動速度的兩個主要因素。

凝膠電泳是一種根據分子大小、電荷和形狀分離生物大分子的技術。當分子帶有電荷並施加電場時，它們會在凝膠基質中移動。

影響分子在凝膠中移動速度的兩個主要特徵是：

1. 大小 (Size)：對於帶有相同電荷密度的分子（例如，DNA 分子，其電荷與長度成正比），較小的分子能夠更容易地穿過凝膠的孔隙，因此移動速度較快。較大的分子則受到的阻力較大，移動速度較慢。

本題考驗學生對 RNA 聚合酶 II（RNA polymerase II）C 端結構域（C-terminal domain, CTD）的修飾及其重要性的了解。

最大的 RNA 聚合酶 II 的亞基是 RPB1。它的 C 端結構域（CTD）包含一連串的重複序列，通常是 YSPTSPS（Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser）序列的串聯重複（tandem repeats）。這個 CTD 的長度在不同物種和細胞類型中差異很大，可以有數十個重複單元。

CTD 的功能在於調控轉錄的不同階段，包括起始、延伸和終止。在轉錄過程中，CTD 會經歷一系列的翻譯後修飾（post-translational modifications），其中最主要的是磷酸化 (phosphorylation)。

本題考驗學生對非編碼 RNA（non-coding RNA, ncRNA）在維持生殖細胞（germline）穩定性作用的了解。

在動物的生殖細胞中，存在著一些特殊的 ncRNA，它們對於維持基因組的完整性和穩定性至關重要。其中，piRNA (Piwi-interacting RNA) 是最為重要的一類。

piRNA 的特點和功能包括：

• 來源：piRNA 由 piwi 蛋白（一種 Argonaute 家族蛋白）結合。
• 大小：通常長度約為 24-31 個核苷酸。
• 功能：

本題考驗學生對 microRNA (miRNA) 如何調控基因表現的機制了解，特別是它作用的目標區域。

miRNA 是一種小分子非編碼 RNA，它通過與目標 mRNA 結合來調控基因表現。這種結合通常是通過 RISC (RNA-induced silencing complex) 複合物介導的。

miRNA 與目標 mRNA 的結合通常發生在：

• 3' 非轉譯區 (3' untranslated region, 3' UTR)：這是 miRNA 調控中最常見也是最主要的結合位點。

本題考驗學生對 DNA 甲基化（DNA methylation）在基因調控中的作用，特別是在啟動子（promoter）區域的影響。

DNA 甲基化是表觀遺傳學修飾的一種重要形式，通常涉及在胞嘧啶（cytosine）鹼基的第五個碳原子上添加一個甲基基團，形成 5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine, 5mC）。在哺乳動物中，DNA 甲基化主要發生在 CpG 二核苷酸（cytosine followed by guanine）上。

啟動子區域的 DNA 甲基化通常與基因表達的抑制 (repression) 或沉默 (silencing) 有關。其機制包括：

1. 直接阻礙轉錄因子結合：甲基基團會直接佔據 DNA 的大溝（major groove），阻止某些轉錄因子（特別是那些需要結合到 DNA 大溝來識別序列的轉錄因子）與啟動子結合，從而抑制轉錄的起始。

本題考驗學生對組蛋白去乙醯化（histone deacetylation）在基因調控中的作用，特別是對轉錄的影響。

組蛋白（histones）是 DNA 在真核細胞中纏繞和包裝的蛋白質。組蛋白通過與 DNA 形成核小體（nucleosomes），進而組裝成更高層次的染色質結構。組蛋白的 N 端尾巴（N-terminal tails）可以發生多種翻譯後修飾，其中乙醯化（acetylation）和去乙醯化（deacetylation）對基因表達有重要影響。

• 組蛋白乙醯化 (Histone acetylation)：通常發生在組蛋白尾巴的賴氨酸（lysine）殘基上。乙醯化會降低組蛋白尾巴的淨正電荷，從而減弱其與帶負電荷的 DNA 之間的靜電吸引力。

核心觀念

本題考查 Cisplatin（順鉑）與 DNA 的共價交聯作用及其細胞毒性機制。

Cisplatin 的化學式為：

$$\text{cis-[Pt(NH}_3\text{)}_2\text{Cl}_2]$$

在細胞內低氯離子環境下，Cisplatin 會先發生水解（aquation），使氯離子被水分子取代，形成具有高度反應性的鉑錯合物。活化後的鉑中心會與 DNA 鹼基上的親核性原子形成共價鍵。

解題方法

判斷 Cisplatin 與 DNA 結合後的影響，可依序分析：

1. Cisplatin 如何被活化。
2. 它主要與 DNA 的哪個位置反應。
3. 形成何種 DNA 結構損傷。
4. 這些損傷如何阻礙 DNA 複製與基因轉錄。
5. 細胞最後產生何種反應。

1. Cisplatin 在細胞內活化

細胞外氯離子濃度較高，可使 Cisplatin 維持相對穩定；進入細胞後，細胞質中的氯離子濃度較低，Cisplatin 會進行水解：

$$\text{cis-[Pt(NH}_3\text{)}_2\text{Cl}_2] \rightarrow \text{cis-[Pt(NH}_3\text{)}_2\text{Cl(H}_2\text{O)}]^+$$

水分子可再取代另一個氯離子，產生帶有兩個水配位基的活化形式。水分子離去後，鉑中心可與 DNA 鹼基形成配位鍵。

2. 主要結合位置

Cisplatin 最主要和 DNA 中鳥嘌呤（guanine）的 N7 位點反應。最常見的損傷是同一條 DNA 鏈內相鄰鹼基之間形成交聯，尤其包括：

• 5′-GG 序列的 1,2-intrastrand cross-link；
• 5′-AG 序列的 1,2-intrastrand cross-link。

其中以相鄰兩個鳥嘌呤之間的交聯最具代表性。

反應可概念化表示為：

$$\text{Pt}^{2+} + \text{Guanine-N7} \rightarrow \text{Pt--Guanine}$$

鉑中心具有兩個可反應的配位位置，因此可依序與兩個 DNA 鹼基結合：

$$\text{G-N7--Pt--N7-G}$$

這會形成 DNA 內鏈交聯（intrastrand cross-link）。少部分也會形成不同 DNA 鏈之間的 interstrand cross-link，或與蛋白質形成 DNA–protein cross-link，但主要損傷仍是 DNA 內鏈交聯。

3. DNA 結構發生扭曲

鉑原子連接相鄰鳥嘌呤後，會使 DNA 局部產生明顯的結構變形，包括：

• DNA 螺旋向鉑交聯處彎曲；
• 鹼基堆疊排列受到破壞；
• DNA 螺旋局部解旋；
• 大溝（major groove）的形狀改變。

這種結構扭曲會使 DNA 聚合酶與 RNA 聚合酶難以沿著 DNA 正常移動。

本題考驗學生對 CRISPR/Cas9 技術的認知，其主要用途是什麼。

CRISPR/Cas9 是一種強大的基因編輯（gene editing）工具，它能夠精確地在基因組的特定位點進行 DNA 的切割。這項技術源於細菌的適應性免疫系統。

CRISPR/Cas9 系統的主要組件包括：

• Cas9 蛋白質：一種核酸酶，能夠切割雙鏈 DNA。
• 引導 RNA (guide RNA, gRNA)：由兩部分組成：
  • crRNA (CRISPR RNA)：包含一段約 20 個核苷酸的序列，與目標 DNA 序列具有互補性，用於識別並引導 Cas9 到目標位點。
  • tracrRNA (trans-activating CRISPR RNA)：與 crRNA 結合，並與 Cas9 蛋白相互作用，幫助形成功能性的 CRISPR-Cas9 複合物。
    在實驗室中，通常將 crRNA 和 tracrRNA 融合為一個單一的引導 RNA (single guide RNA, sgRNA)。

拓撲異構酶 (Topoisomerases)

拓撲異構酶是一類在所有生物體中都存在的酶，它們通過切斷和重新連接 DNA 鏈來改變 DNA 的拓撲結構。DNA 的拓撲結構是指 DNA 分子在空間中的纏繞和連結方式，例如超螺旋（supercoiling）。

主要功能與類型：
拓撲異構酶的主要功能是調節 DNA 的超螺旋密度，這對於 DNA 的複製、轉錄、重組和修復等過程至關重要。它們可以：

• 減輕超螺旋：在 DNA 複製和轉錄過程中，DNA 雙螺旋會產生超螺旋，拓撲異構酶能解除這些超螺旋，防止 DNA 結構過度扭曲而影響細胞功能。
• 引入超螺旋：在某些情況下，也需要引入特定方向的超螺旋。
• 解開纏繞的 DNA：在染色體複製完成後，如果兩個子代 DNA 分子發生了機械纏繞（catenation），拓撲異構酶可以將它們解開。

$\lambda$ 阻遏蛋白 ($\lambda$ repressor)

$\lambda$ 阻遏蛋白（Lambda repressor，通常表示為 $\lambda$ Rep 或 cI protein）是噬菌體 $\lambda$（lambda phage）的一種蛋白質，它在噬菌體的生命週期中扮演著關鍵的調控角色。

來源與結構：
$\lambda$ 阻遏蛋白由噬菌體 $\lambda$ 的 $cI$ 基因編碼。它是一個 DNA 結合蛋白，能夠識別並結合到噬菌體基因組上的特定 DNA 序列，即操縱區（operator regions）。

主要功能：
$\lambda$ 阻遏蛋白的主要功能是調控噬菌體 $\lambda$ 的生命週期模式，即決定噬菌體是進入裂解週期（lytic cycle）還是潛伏週期（lysogenic cycle）。

1. 維持潛伏週期 (Lysogenic cycle)：
   • 當噬菌體 $\lambda$ 感染細菌細胞時，它可以選擇整合其基因組到細菌的染色體中，進入潛伏狀態。
   • 此時，$\lambda$ 阻遏蛋白會結合到噬菌體 $\lambda$ 基因組上的兩個主要的操縱區：$O_L$（左操縱區）和 $O_R$（右操縱區）。
   • 結合到 $O_R$ 後，$\lambda$ 阻遏蛋白會抑制裂解週期相關基因（如 $cro$ 基因）的轉錄。

表觀遺傳學 (Epigenetics)

表觀遺傳學是指研究 DNA 序列本身不發生改變，但卻能引起基因表現（expression）可遺傳性改變的遺傳學分支。簡單來說，它研究的是「在基因序列之外」對基因表現的調控。

核心概念：
表觀遺傳學研究的關鍵在於，細胞如何透過各種分子機制來「標記」或「修飾」 DNA 或其相關蛋白質（如組蛋白），從而影響基因的可及性（accessibility）和轉錄活性，並且這些標記或修飾可以在細胞分裂過程中被傳遞給子代細胞，甚至在某些情況下可以遺傳給下一代。

主要的表觀遺傳學機制包括：

1. DNA 甲基化 (DNA methylation)：
   • 在哺乳動物中，主要是在胞嘧啶（cytosine）的第五個碳原子上添加甲基，形成 5-甲基胞嘧啶（5mC）。
   • 通常發生在 CpG dinucleotides 上。
   • DNA 甲基化通常與基因表達的沉默或抑制相關，尤其是在啟動子區域。
2. 組蛋白修飾 (Histone modifications)：
   • 組蛋白（histones）是 DNA 在細胞核內纏繞的蛋白質。組蛋白的 N 端尾巴可以發生多種修飾，包括：
     • 乙醯化 (Acetylation)：通常與基因激活相關，使染色質鬆散。
     • 甲基化 (Methylation)：可以激活或抑制基因表達，取決於甲基化的位點和程度。

Shine-Dalgarno 序列

Shine-Dalgarno 序列（Shine-Dalgarno sequence, SD sequence）是存在於原核生物（prokaryotes）mRNA 中的一個短的核苷酸序列，它在蛋白質合成（轉譯）過程中起著關鍵作用。

位置與組成：
SD 序列通常位於起始密碼子（start codon, AUG）的上游（5' 端），距離起始密碼子約 6-10 個核苷酸。其典型的序列是富含嘌呤（purine-rich），最常見的模式是 AGGAGG。

功能：
SD 序列的主要功能是作為核醣體結合位點 (ribosome binding site)，幫助核醣體（ribosome）在 mRNA 上找到正確的起始點，並與起始密碼子對齊，從而啟動蛋白質的合成。

具體機制如下：

1. 核醣體 rRNA 的結合：細菌的 16S rRNA（核醣體小亞基 rRNA 的一部分）包含一個與 SD 序列互補的序列（稱為 anti-Shine-Dalgarno sequence, ASDS），通常是 CCUCCU。

異染色質 (Heterochromatin)

異染色質是真核細胞核內染色質（chromatin）的一種高度濃縮的形態。與之相對的是真染色質（euchromatin），後者在細胞週期的大部分時間裡處於相對鬆散的狀態。

特徵：
異染色質具有以下幾個顯著特徵：

1. 高度濃縮 (Highly condensed)：DNA 緊密地纏繞在組蛋白周圍，形成高度緊縮的結構，使得 DNA 在光學顯微鏡下可以被染色（因此稱為「hetero-」，意為「不同」的染色特性）。
2. 轉錄不活躍 (Transcriptionally silent)：由於其高度濃縮的結構，異染色質中的基因通常是失活的，無法被轉錄因子和 RNA 聚合酶接近，因此這些區域的基因表達受到抑制。
3. 複製延遲 (Replication late)：異染色質中的 DNA 通常在細胞週期的 S 期後期才開始複製，相較於真染色質在 S 期早期就開始複製。
4. 位置：異染色質通常位於細胞核的周邊區域，靠近核膜，或者聚集在核仁周圍。

類型：
異染色質可以分為兩種主要類型：

1. 組成性異染色質 (Constitutive heterochromatin)：
   • 在所有細胞類型和細胞週期的大部分時間裡都保持高度濃縮和轉錄失活的狀態。
   • 通常富含重複序列（repetitive sequences）和非編碼 DNA。

基因印跡 (Genomic imprinting)

基因印跡（或稱基因打印、基因烙印）是一種特殊的表觀遺傳現象，其中某些基因的表達僅取決於它們是從父系還是母系遺傳而來的。也就是說，來自父親的等位基因和來自母親的等位基因，其表達模式可能不同，即使它們的 DNA 序列是相同的。

核心概念：
在基因印跡中，其中一個親代來源的等位基因會被「沉默」（silenced）或「關閉」（inactivated），而另一個親代來源的等位基因則保持「開啟」（active）狀態。這種沉默通常是通過特定的表觀遺傳標記（如 DNA 甲基化）在配子形成過程中（精子或卵子形成時）建立和維持的。

機制：
基因印跡的機制主要涉及：

1. DNA 甲基化 (DNA methylation)：這是最常見的基因印跡機制。在配子形成過程中，特定的基因區域會被選擇性地甲基化。例如，父源等位基因可能在一個印跡區域被甲基化，而母源等位基因則未被甲基化（或反之）。這種甲基化模式會阻止轉錄因子的結合，從而沉默該基因。