111 年 國立清華大學生命科學院聯招：分子與細胞生物研究所、分子醫學研究所、生物資訊與結構生物研究所、生物科技研究所、系統神經科學研究所丁組《分子生物學》

核心觀念
Chi (χ) site是細菌（特別是 Escherichia coli）染色體中的特定 DNA 序列，能夠被 RecBCD 複合體辨識，促進同源重組時的交叉 (crossover) 產生。它不是由 Holliday 結構產生的，也不是單純的倒置重複或單股區域。

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解題步驟

1. 回顧 Chi site 的定義與功能

   • Chi site（詞源為 “crossover hotspot instigator”）是一段 8‑bp 的特定序列，典型序列為 5′‑GCTGGTGG‑3′（在 E. coli 中）。
   • 當 RecBCD 複合體從 DNA 末端以 5′→3′ 方向解旋時，遇到 Chi site 會改變酶的活性：停止 5′→3′ 切割，改為產生 3′ 單股突出端，供 RecA 複合體裝載，以啟動同源重組。

2. 分析各選項

   • (A) generated from Holliday junctions
     • Holliday 結構是同源重組後的中間體，而 Chi site 是重組前的信號序列，並非由 Holliday junction 產生。此選項與實際機制不符。

本題核心觀念

• 單一核苷酸缺失會改變閱讀框 (reading frame)，產生 frameshift mutation。
• frameshift 會使突變點之後的所有密碼子重新排列，導致下游胺基酸序列改變，且常在後方產生提前終止密碼子，使蛋白質功能受損。

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(a) 辨識缺失位置與原始/突變後的密碼子

原始 DNA（以 5'→3' 為基準）

AGT CGA TGA GTT AGC CTA

將其切成三聯子（密碼子）：

密碼子	胺基酸
AGT	Ser
CGA	Arg
TGA	終止密碼子
GTT	Val
AGC	Ser
CTA	Leu

突變後 DNA

AGT CGA TGG TTA GCC TA

切成三聯子：

密碼子	胺基酸
AGT	Ser
CGA	Arg
TGG	Trp
TTA	Leu
GCC	Ala
TA…	閱讀框已移位，未完整形成三聯子

缺失的核苷酸
比較兩條序列，可發現原本的 “A” (在原序列的第 9 個核苷酸，即 ...TGA GTT... 中的 G 前的 A) 被刪除，導致 TGA 變成 TGG，閱讀框從此處往後全部移位。

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核心觀念
此題測驗的是 DNA 轉座子（DNA‑based transposon）兩端的倒置重複序列（inverted repeats, IR）的功能。倒置重複是轉座子辨識並被轉座酶（transposase）切割與插入的關鍵訊號。

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(a) 為什麼選項 (A) 正確？

1. 倒置重複的結構

   • 兩端的序列相互倒置且互補，形成 IR，在 DNA 雙股中呈現「鏡像」樣式。
   • 例：5'‑ATCGA…​TCGAT‑3' 與 5'‑ATCGA…​TCGAT‑3'（在相對方向上為互補）。

2. 轉座酶的辨識與結合

   • Transposase 是將轉座子切下並重新插入新位置的酵素。
   • 轉座酶的 DNA 結合域專門識別 IR 所提供的特定序列與結構，形成 酵素‑DNA 複合體。
   • 只有在 IR 被正確辨識後，轉座酶才能執行切割（excise）與插入（integrate）兩個步驟。

3. 功能結果

   • IR 不僅是「旗標」(tag)，更是 酵素活性的啟動點。缺乏或突變的 IR 會導致轉座子無法被轉座酶搬移，從而喪失移動性。

因此，倒置重複的主要目的正是被轉座酶辨識，以完成轉座過程，對應選項 (A)。

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核心觀念
5' UTR（5′ untranslated region）是 mRNA 轉錄後、起始密碼子 (AUG) 之前 的序列，屬於已被轉錄且保留在成熟 mRNA 中的非翻譯區段。它不屬於 DNA 層面的 promoter 或 enhancer，也不會在剪接時被移除；其主要功能是 調控翻譯起始、mRNA 穩定性、次級結構與定位，而非直接調控轉錄。

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(a) 為什麼各選項大多不正確？

選項	內容說明	為何不正確
(A) 5′ untranslated region: it refers only to the promoter region.	認為 5' UTR 只等同於 promoter。	promoter 是 DNA 上 轉錄起始點 upstream 的調控序列，不會被轉錄成 RNA。5' UTR 是 RNA 上的序列，兩者屬不同層級。
(B) 5′ untranslated region: it includes promoter and enhancer.	把 promoter、enhancer 也算入 5' UTR。	enhancer 同樣是 DNA 調控元件，不會出現在成熟 mRNA。5' UTR 只包括 轉錄產物 中起始密碼子之前的部分。
(C) 5′ untranslated region: it regulates transcription activity.	主張 5' UTR 調控 轉錄。	5' UTR 位於 RNA，其調控功能主要是 翻譯與 mRNA 穩定性，不直接影響 DNA 的轉錄過程。
(D) 5′ untranslated region: it is removed during RNA splicing.	認為 5' UTR 會在剪接時被切除。	剪接只會移除 introns（內含子）。5' UTR 可以跨越外顯子，但 不會被剪接去除，必須保留下來形成成熟 mRNA。

核心觀念
本題在測驗「滾環式複製 (rolling‑circle replication)」的概念：它是一種以環狀 DNA 為模板，持續不斷向外延伸，產生長串線性 DNA（多拷貝串聯體）的複製方式，常見於質粒、某些噬菌體與病毒。

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詳盡解題過程

1. 定義滾環式複製

   • 起始於一個雙股環狀 DNA。DNA 連接酶在單一位置切開其中一條股，形成 3′‑OH 端作為新合成的起始點。
   • 由 DNA 聚合酶以 單向、連續 的方式沿著環狀模板合成新鏈，且因為環已被切斷，已合成的鏈會被「甩出」形成一條長的單股線性 DNA。
   • 此單股可在後續由 DNA 合成酶 或 RNA 引導的逆轉錄酶 轉換為雙股，最終產生 串聯重複 (concatemer) 的基因組。

2. 生物學意義

   • 質粒：許多環狀質粒利用滾環式複製快速產生大量拷貝，便於在細胞分裂時均分。
   • 噬菌體：如 ΦX174、M13 等單股 DNA 病毒在宿主細胞內以滾環式複製產生長串的前體基因組，之後透過切割產生單個基因組。
   • 病毒基因組：某些環狀 DNA 病毒（如 HPV）亦採此機制，以產生大量基因組供組裝。

核心概念
分子克隆時，限制酶切割產生 黏端 (sticky end) 或 平端 (blunt end)；DNA 連接酶 (ligase) 僅負責催化 5′‑磷酸與 3′‑羥基之 磷酸二酯鍵 形成，黏端的鹼基配對提供定位與穩定性，使連接效率高於平端。去磷酸化 (phosphatase) 只應對載體端施作，以降低自環化的機率。

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(A) Blunt end is clean and thus easier to be ligated.

平端雖然「乾淨」(沒有突出鹼基)，但因缺乏鹼基間的互補配對，連接時需較高濃度的連接酶與較長時間，效率通常 低於黏端。
結論：錯誤。

(B) Ligase also mediates joining of sticky ends by catalyzing the formation of hydrogen bonds.

連接酶的作用是 催化磷酸二酯鍵形成，鹼基之間的氫鍵是黏端自行配對所產生的，並非由連接酶催化。
結論：錯誤。

(C) Two sticky ends with complementary overhangs can be perfectly ligated but the restriction enzyme recognition site is no

核心概念
此題測驗的是基因長度 → 蛋白質分子量的換算，以及影響觀察到的 SDS‑PAGE 帶大小的生化因素。

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(a) 由基因大小推算理論上產生的多肽大小

1. 基因長度 → 編碼核甘酸
   基因長度為 3 kb = 3000 bp。若視為無內含子、完整的編碼區 (CDS)，則每 3 bp 編碼 1 個胺基酸。

2. 胺基酸數目
   $\text{胺基酸數目}= \frac{3000\ \text{bp}}{3\ \text{bp/aa}} = 1000\ \text{aa}$

3. 胺基酸分子量估算
   平均每個胺基酸的分子量約為 110 Da（Da = Dalton = g mol⁻¹）。

4. 理論多肽分子量
   $M_{\text{理論}} = 1000\ \text{aa} \times 110\ \text{Da/aa}= 1.1\times10^{5}\ \text{Da}=110\ \text{kDa}$

結論：一個 3 kb 完全編碼的基因，若不考慮其他因素，預期產生約 110 kDa 的蛋白質。

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(b) 為何實驗在 SDS‑PAGE 上只看到 ~60 kDa 的單一條帶？

SDS‑PAGE 在變性條件下測量的是 單體蛋白的分子量。觀察到的 60 kDa 與理論 110 kDa 差距，常見的解釋包括：

1. 剪接 (introns) 與成熟 mRNA
   真核基因常含有內含子，基因組 DNA 長度 3 kb 可能包括大量內含子。實際轉錄後的成熟 mRNA 只保留外顯子，編碼區可能遠小於 3 kb，導致產生的多肽較短。若外顯子總長度約 1.5 kb，則對應的胺基酸數為 500 aa，分子量約 55 kDa，接近觀測值。

2. 翻譯後修飾 (post‑translational modifications, PTM)
   某些 PTM（如糖基化、磷酸化）會 增加 分子量，然而本題觀測的帶比理論值 小，PTM 通常不會導致此類減輕。

核心觀念
本題考查的是細菌翻譯週期中，哪個因子能使已形成的 70S 核糖體解離成 50S 大亞基與 30S 小亞基。需掌握 起始因子 IF‑3 及 核糖體回收因子 (RRF) 在解離過程中的功能，以及其他因子（IF‑2、EF‑Tu、EF‑G）主要參與的步驟。

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解題步驟

1. 回顧 70S 核糖體的組成與解離時機

   • 70S = 50S 大亞基 + 30S 小亞基。
   • 在 起始階段 與 翻譯終止/回收階段，細胞需要把 70S 解離為兩個單獨的亞基，以便重新組裝新的起始複合物或回收使用過的亞基。
   • 解離的化學式可寫為
     $70\text{S} \;\longrightarrow\; 50\text{S} + 30\text{S}$

2. 各選項的功能概述

   選項	因子	主要功能	是否促進 70S 解離
   (A)	IF‑2	起始階段協助 fMet‑tRNA^fMet 進入 P 位，促進 30S‑mRNA‑tRNA 複合物與 50S 結合形成 70S。	否（促進結合）
   (B)	IF‑3	結合於 30S 小亞基，阻止 50S 再度結合，並在已形成的 70S 中促使亞基分離，使 30S 能重新結合新 mRNA。	是
   (C)	EF‑Tu	於伸長階段攜帶 aa‑tRNA 至 A 位，與 GTP 水解耦合。	否
   (D)	EF‑G	伸長階段的轉位因子，同時在翻譯終止後與 RRF 合作，使核糖體回收。

本題核心概念
本題測驗的是原核生物翻譯起始期的「Shine‑Dalgarno (SD) 序列」與 30S 亞基 16S rRNA 的互補結合機制，必須了解哪些因子參與此結合，以及起始因子在啟始複合體組裝中的角色。

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解題步驟

1. 回顧 SD 序列的功能

   • SD 序列位於 mRNA 起始密碼子上游 5–9 個核苷酸處，序列為 AGGAGG（或相近變體）。
   • 它與 16S rRNA 3′ 端的反向互補序列（5′‑CCUCCU‑3′）配對，使 mRNA 正確定位於核糖體的 P 位點，確保起始密碼子可被起始 tRNA (fMet‑tRNA^fMet) 正確辨識。

2. 起始複合體的組裝順序

   • 30S 亞基 + 起始因子 IF1、IF2、IF3 + fMet‑tRNA^fMet → 形成 30S 起始複合體。
   • 此時 IF3 主要負責阻止 30S 與 50S 亞基的非特異結合，同時協助 mRNA 的正確定位。
   • IF2 為 GTP 結合蛋白，負責將 fMet‑tRNA^fMet 送入 P 位點，並在 GTP 水解後促成 50S 亞基結合形成 70S 起始複合體。

核心觀念
本題測驗的是真核與原核（細菌）蛋白質翻譯的起始機制差異，重點在於 起始氨基酸、起始密碼子定位訊號、mRNA 5' 端修飾與起始 tRNA 的特性。掌握這些概念即可判斷哪一敘述不符合事實。

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各選項說明

項目	敘述	正誤判斷與說明
(A)	Bacterial translation begins with methionine.	正確。原核生物的起始密碼子為 AUG，編碼的氨基酸為 N‑formyl‑methionine (fMet)，在翻譯完成後會移除 N‑formyl 基團，最終產生成分子式為 Met 的 N‑端氨基酸。
(B)	Bacterial translation requires Shine‑Dalgarno sequence to show ribosomes where to start.	正確。原核 mRNA 5' 非編碼區常含 Shine‑Dalgarno (SD) 序列（AGGAGG），可與 16S rRNA 的反序列配對，使小次單元定位於起始密碼子附近。
(C)	Eukaryotic mRNA has caps at 5' end.	正確。真核 mRNA 在轉錄後會在 5' 端加上 7‑methylguanosine cap（m⁷GpppN），此結構對翻譯起始、mRNA 穩定性與核出口皆必不可少。
(D)	Eukaryotic initiating tRNA is not same as tRNA for interior.	正確。

核心觀念
本題測驗的是真核翻譯起始階段的「閉環模型」概念：細胞質中的 poly(A) 結合蛋白 Pab1p（即 PABP）會透過特定的 protein‑protein interaction domain 與翻譯因子 eIF4G 結合，形成 mRNA 5′ 端的帽子（cap）與 3′ 端 poly(A) 尾的物理閉環，促進起始複合體的組裝與再循環。其他選項的 eIF1、eIF1A、eIF4A、eIF4E 均不直接與 Pab1p 互動。

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解題步驟

1. 了解各因子功能
   • eIF1：參與起始復合體的精確起始位點檢測，主要作用於 40S 小亞基與起始密碼子之間的 scanning，沒有已知與 Pab1p 的結合域。
   • eIF1A：協助 40S 小亞基的穩定與起始密碼子辨識，同樣不具備與 PABP 的結合特性。

1. 本題考的核心觀念

本題測驗的是 翻譯起始因子（eukaryotic initiation factors, eIF） 中哪一個具 RNA helicase（RNA 解旋酶）活性。在真核生物的翻譯起始復合體裡，只有 eIF4A 具備 ATP‑依賴的 RNA 解旋能力，負責解開 5′ UTR 的二級結構，使核糖體能順利掃描至起始密碼子。

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2. 解題過程與關鍵推理

選項	角色說明	是否具 RNA helicase 活性
(A) eIF1	協助 40S 次單位與起始密碼子結合的起始因子，主要功能是 檢查起始密碼子配對正確性。	❌
(B) eIF1A	與 eIF1 協同作用，穩定 40S‧Met‑tRNAiˇMet 的結合，不具解旋功能。	❌

核心觀念

本題測驗的是 真核起始翻譯過程中 40S 小亞基與 mRNA 的檢查機制。在形成 43S 前導複合體（40S + eIFs + Met‑tRNAᵢᴹᵉᵗ）後，該複合體會掃描 mRNA 的 5′ 端，尋找起始密碼子 (AUG)。若 40S 小亞基與 mRNA 形成不正確的結合（如錯位或不在適當的 Kozak 序列），必須立即解離，以免錯誤啟始。此「解離」主要由 eIF1 與 eIF1A 介導，兩者共同維持 40S 小亞基的「開放」構型，使錯誤的 40S‑mRNA 複合體不穩定，並促使其解離。

相較之下，eIF4A、eIF4E、eIF4G 均屬於eIF4F 複合體，負責 mRNA 5′ 端帽子辨識與 5′‑UTR 解旋，而非直接檢查或拆除不當的 40S‑mRNA 結合。

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解題過程

1. 回顧真核翻譯起始的關鍵因子
   • eIF4F 複合體（eIF4E 直接結合 5′‑cap，eIF4G 為 scaffold，eIF4A 為 RNA 解旋酶） → 負責將 mRNA 招募至 43S 前導複合體。
   • eIF1 / eIF1A：位於 40S 小亞基 A 位點附近，維持 40S 的 開放（open）構型，使其能夠在掃描過程中檢測起始密碼子。若起始密碼子正確配對，eIF1 會被釋放，40S 轉為 閉合（closed）構型，完成起始複合體的組裝。

核心概念
本題測驗對核糖體肽鏈轉移酶 (peptidyl transferase) 的位置、組成、催化機制與底物特性之認識。必須了解：

1. 肽鏈轉移酶活性位於 50S 大亞基 的 23S rRNA 中，屬於 RNA 催化 (ribozyme)。
2. 該反應不直接消耗 GTP，GTP 只是提供於 肽酰‑tRNA 結合位 (EF‑G/EF‑Tu) 的能量來源。
3. 催化中心只需要 rRNA，不必依賴特定蛋白質 (L2、L3 為結構性蛋白質，非必需催化因子)。
4. Puromycin 能模擬氨基酰‑tRNA，故可作為肽鏈轉移酶的底物，常用於測定其活性。

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解題過程

選項	判斷	說明
(A) The peptidyl transferase resides on the 50S ribosomal particle.	正確	50S 大亞基內的 23S rRNA 含有肽鏈轉移酶活性。此為公認事實。
(B) The peptidyl transferase activity is GTP‑dependent.	錯誤	肽鏈轉移酶本身的化學反應 不需要 GTP。GTP 只在 翻譯延伸階段 由 EF‑Tu (載 tRNA) 及 EF‑G (促進移位) 提供能量，與肽鍵形成無直接關聯。
(C) Minimum components necessary for its activity are 23S rRNA and proteins L2 and L3.	錯誤 (但題目只要求找 唯一 不正確的描述)	實驗已證明 僅 23S rRNA 即可在體外重建肽鏈轉移酶活性，L2、L3 為結構性輔助蛋白，非必需。

核心觀念
本題主要測驗對組織核心組蛋白 (core histone) 與鏈接組蛋白 (linker histone) 結構與功能特性的了解，尤其是 組蛋白折疊 (histone‑fold) 結構、分子量大小、保守性與多樣性來源。

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(a) The molecular mass of Histone H4 is bigger than the other types of histones.

組蛋白 H4 為四種核心組蛋白中最小的一員，分子量約 11 kDa，而 H2A、H2B 約 13–14 kDa，H3 約 15 kDa，H1 約 21 kDa。
因此此敘述 錯誤。

【答案】 錯

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(b) Histones H2A/H2B and H3/H4 dimerize through the non‑covalent interaction of a highly conserved structural motif found in each core histone.

核心組蛋白均具有 histone‑fold（由三條 α‑螺旋組成的折疊結構），此結構在所有核心組蛋白中高度保守。

• H2A 與 H2B 透過 histone‑fold 形成 H2A–H2B 二聚體。
• H3 與 H4 同理形成 H3–H4 二聚體。
  二聚體之間的相互作用以 非共價鍵（氫鍵、疏水作用）為主。

此敘述 正確。

【答案】 正確

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(c) The histone H3 is extreme highly conserved from pea to cow, which differs by only two resi

核心觀念
本題測驗的是組蛋白（histone）修飔的類型與功能，特別是乙醯化（acetylation）、乙醯轉移酶（HAT）、**去乙醯酶（HDAC）**以及它們的結構域（bromodomain、SANT domain）與定位。了解每個結構域的特性與乙醯化在基因表達中的作用是關鍵。

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(a) (A) Histone acetylation specifically occurs in the nucleus.

組蛋白位於染色質中，必然在細胞核內。乙醯化是 HAT（histone acetyltransferase）在核內將乙醯基（$\mathrm{CH_3CO}$）加到組蛋白的賴氨酸（Lys）側鏈上，以鬆弛染色質結構、促進轉錄。雖然 HAT 也可能在細胞質與核外蛋白上發揮作用，但題目說特異發生於核內，這在生物學上並不成立。

結論：此敘述錯誤。

【答案】錯

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(b) (B) The bromodomain of HAT (histone acetyltransferase) recognizes acetylated lysine residues on the N‑terminal tail of histones.

bromodomain的功能正是結合已乙醯化的賴氨酸（acetyl‑Lys），且多出現在**讀者蛋白（reader）**或某些 HAT 上。它可辨識組蛋白 N‑端尾部的乙醯化標記，協助招募其他轉錄因子。敘述中的「辨識」與「位於 N‑terminal tail」均符合已知生化特性。

結論：此敘述正確。

【答案】對

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(c) (C) The type B HAT does not contain the bromodomain.

核心觀念
本題考查 RNA polymerase II（Pol II）的結構與功能，特別是其 C‑terminal domain (CTD) 在轉錄後加工（5′ capping、剪接、poly‑A）與染色質鬆弛（FACT）等共轉錄過程中的角色，以及 Pol II 產生的轉錄本類別（mRNA、pri‑miRNA）與終止機制的差異。

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(a) A 選項

敘述：Pol II 是一個多蛋白複合體，轉錄 DNA 成為 mRNA 前體與 microRNA 前體。

解析

• Pol II 由 12 個基本亞基組成，屬於多蛋白酶複合體。
• 其主要轉錄產物為 pre‑mRNA（後續剪接、加上 5′ capping 與 3′ poly‑A）。
• 多數 miRNA 的初始轉錄 (pri‑miRNA) 也由 Pol II 完成，隨後經 Drosha/Dicer 處理成成熟 miRNA。

結論：此敘述正確。
【答案】正確

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(b) B 選項

敘述：Pol II 亞基 Rpb1 的 CTD 可與剪接因子互動，並促進使用 exon definition 的生物體的剪接。

解析

• Rpb1（亦稱 POLR2A）之 CTD 由重複的 heptapeptide 序列 YSPTSPS 組成，經不同的磷酸化狀態招募剪接因子（如 SR 蛋白、U2AF、SF3b）。
• 在高等真核生物（哺乳動物、昆蟲等）中，多數基因採用 exon definition 方式辨識外顯子，CTD 的磷酸化（Ser2、Ser5）在共轉錄剪接中提供平台，促進 spliceosome 的組裝與活化。

結論：此敘述正確。
【答案】正確

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(c) C 選項

敘述：FACT 複合體是由 Spt16 與 SSRP1 組成的組織染色質轉錄（facilitates chromatin transcription）組蛋白伴侶，參與 RNA polymerase 的延伸。

本題核心觀念

本題測驗的是 polyadenylation（poly(A)尾端加上） 的機制與調控因子。重點在於了解 PAB I / PAB II、CPSF、pre‑cleavage complex 的功能，以及 poly(A) 尾端與翻譯、mRNA 穩定性的關係。

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選項逐一解析

(A) The polyA binding protein I (PAB I) binds to mRNA Poly(A), which recruits polysomes and enhances the translatability of mRNA.

• 說明：PAB I（又稱 PABP1）結合於 mRNA 的 poly(A) 尾端，能透過與 eIF4G 的相互作用形成 “closed‑loop” 結構，促進核糖體的重新迴圈 (re‑initiation)；因此提升翻譯效率。
• 結論：此描述正確。

【答案】 正確

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(B) Continuously translating mRNA to protein causes Poly(A) turnover, leading to mRNA degradation.

• 說明：poly(A) 尾端的長度確實會因 翻譯後的 deadenylation 而逐漸縮短，這是 mRNA 降解的前置步驟。然而，這一過程不需要「持續翻譯」才能觸發；即使翻譯受阻，deadenylase 仍會作用於 poly(A) 尾端。故說法把因果關係寫得過於簡化且不完全正確。
• 結論：此描述不完全正確。

【答案】 錯誤

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(C) PAB II is critical for the initiation of polyadenylation.

核心概念
本題在測驗學生對於 真核生物與原蟲線粒體（kinetoplast）RNA 編輯機制 的認識，特別是編輯方向、導向 RNA (gRNA) 的作用以及參與酶的功能。掌握這些概念即可判別每個敘述的正誤。

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(a) (A) RNA editing occurs in kinetoplasts.

說明
kinetoplast 是原蟲（如 Trypanosoma）的雙鏈環狀 DNA，裡面的 mRNA 需要透過 U-insertion/deletion editing 產生成熟的轉譯訊息。此類編輯是研究最深入的 RNA editing 例子之一。
結論：正確
【答案】A

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(b) (B) RNA editing proceeds in a 5'→3' direction.

說明
在 kinetoplast 的 U‑editing 中，編輯是 由 3' 端往 5' 端 逐步進行的；即先在 pre‑mRNA 的 3' 端插入或刪除 U，然後向上游（5' 方向）延伸。
結論：錯誤
【答案】B

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(c) (C) gRNAs form wobble base pairs with pre‑mRNA and direct both insertion and deletion of UMPs in pre‑mRNA.

說明

核心觀念
本題考查 RNA 干擾 (RNA interference, RNAi) 的分子機制，特別是形成與活化 RNA‑induced silencing complex (RISC) 所需的關鍵蛋白與能量需求。只要瞭解每個選項在 siRNA/miRNA 路徑中的功能，就能判斷其是否屬於 RNAi 的組成要素。

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解題過程

選項	是否參與 RNAi	參與的角色與機制說明
(A) Dicer	✅	Dicer 是 RNase III 族的核酸酶，負責將長的雙股 RNA (dsRNA) 或前體 microRNA (pre‑miRNA) 切割成 21‑23 nt 的小干擾 RNA (siRNA) 或 microRNA (miRNA)。此步驟是 RNAi 的起始階段。
(B) Argonaut 2 (Ago2)	✅	Ago2 為 RISC 的核心酶，具 “slicer” 活性，能以 siRNA/miRNA 為導向，切割目標 mRNA。它結合載有 guide strand 的 RNA，執行真正的基因沉默。
(C) ATP	✅	ATP 為 能量供應，在 RISC 裝載（RISC loading complex, RLC）以及 乘載 passenger strand 的分離 之後必須由 ATP‑依賴的 helicase 活性完成。缺乏 ATP，RISC 無法完成活化。

核心概念
本題測驗的重點在於 miRNA（微小RNA）的功能與生合成路徑。必須了解 miRNA 主要是透過 RNA‑induced silencing complex (RISC) 與目標 mRNA 結合，導致翻譯抑制或 mRNA 降解；此外，miRNA 可來源於 spliced introns（偽基因或內含子），其生合成分別在 核內與細胞質 兩個階段完成。

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(a) A. miRNA blocks translation initiation and elongation.

• 說明：miRNA 透過 RISC 複合體與目標 mRNA 3' UTR 匹配，最常見的抑制方式是阻礙 translation initiation（阻止 eIF4F 複合體與 5' cap 結合）以及 translation elongation（減慢核糖體行進速度）。
• 結論：此敘述正確。

【答案】 正確

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(b) B. miRNA causes mRNA degradation.

• 說明：當 miRNA 與目標 mRNA 完全或高度配對（尤其在動物細胞中）時，RISC 中的 AGO2 具核酸酶活性，可切割 mRNA；即使配對不完全，也會招募 CCR4‑NOT deadenylase complex 使 mRNA 去腺苷酸化、脫帽，最終導致 mRNA 降解。
• 結論：此敘述正確。

【答案】 正確

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(c) C. miRNA activates translation.

核心概念
本題測試的是學生對於在真核細胞中製備重組蛋白（如 SARS‑CoV‑2 Spike 蛋白）所需的分子工具與實驗流程的認識。重點在於分辨哪些敘述屬於真核表達系統的常見做法，哪些屬於原核（大腸桿菌）或不適用的策略。

解題步驟

1. 了解真核細胞表達系統的特性

   • 真核細胞（例如 CHO、HEK293）具備完整的轉錄後修飾（糖基化、二硫鍵形成等），因此常用於產生需要正確摺疊與糖基化的病毒表面蛋白。
   • 真核系統的轉錄驅動子需在細胞核內被 RNA polymerase II 認識，常見的強促進子包括 CMV（Cytomegalovirus）、SV40、EF1α 等。
   • T7 為原核細菌 T7 RNA polymerase 的特定啟動子，僅能在具備 T7 polymerase 的系統（如大腸桿菌、T7 表現系統的哺乳動物細胞）中驅動基因表達，並非標準的真核表達策略。

2. 逐一檢視選項

   (A) Identify coding sequence of target protein from NCBI, GenBank or GIASID database.

   • 這是取得目標基因序列的前置作業，無論是原核或真核系統皆必須，不屬於錯誤選項。

   (B) Generate an expression construct with the target gene driven by a T7 promoter.

核心觀念
本題在測試「降低或抑制細胞內特定基因表達」的常用策略。

• RNA 干擾 (RNAi) 族群：siRNA、shRNA、microRNA 皆透過配對目標 mRNA，促進其降解或翻譯抑制，屬於降低基因表達的工具。
• 基因組編輯：CRISPR/Cas9 以核酸酶切割或誘導突變，使目標基因失去功能，也可視為減少基因產物的手段。
• 長鏈非編碼 RNA (lncRNA) 雖可調控基因活性，但它本身不是一種常見的實驗策略，而是細胞內天然的調控分子，並未被普遍用來直接「knock‑down」特定基因。

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解題步驟

選項	說明	為何屬於降低基因表達的手段
(A) small interference RNA (siRNA)	雙股 21‑22 nt 小片段，與目標 mRNA 完全配對，引發 RNA‑induced silencing complex (RISC) 降解 mRNA。	直接破壞目標 mRNA，降低翻譯產物。
(B) CRISPR/Cas9	Cas9 核酸酶在 guide RNA 引導下切割基因組 DNA，產生雙鏈斷裂 (DSB)。若透過 非同源末端接合 (NHEJ) 產生移碼突變或使用 同源重組 (HDR) 插入阻斷序列，可使基因失活。	破壞基因本體，使其無法產生功能性 mRNA/蛋白，等同於「基因敲除」的表達抑制。
(C) MicroRNA	內源性約 22 nt 的非編碼 RNA，部分或完全配對於 3'UTR，透過 RISC 誘導 mRNA 降解或翻譯抑制。

核心觀念

本題的核心考點在於表觀遺傳修飾的維持與細胞分裂時的遺傳性（Mitotic Heritability of Epigenetic Marks）。

1. 表觀遺傳學（Epigenetics）的定義與特徵：
   • 指在不改變 DNA 核苷酸序列的前提下，基因表現或細胞表型發生可遺傳（跨細胞分裂）的改變。
   • 穩定的表觀遺傳標記必須具備「在細胞分裂後被子細胞繼承與維持（Epigenetic Inheritance/Maintenance）」的機制。
2. 表觀遺傳修飾的類型與傳遞機制：
   • DNA 甲基化（DNA Methylation）：DNA 複製後產生半甲基化（hemi-methylated）DNA，由維護性甲基轉移酶（如 DNMT1）專一性辨識並將互補新股甲基化，確保表觀遺傳記憶在子細胞中完整維持。
   • 組蛋白修飾（Histone Modifications）：
     • 組蛋白甲基化（Histone Methylation）與組蛋白乙醯化（Histone Acetylation）：在 S 期 DNA 複製時，親代組蛋白八聚體會隨機分配至兩條子代雙股 DNA 上，並藉由「讀取器－寫入器（Reader-Writer）」複合體（例如 PRC2、HP1/SUV39H1），將相鄰新合成的組蛋白修飾補齊，維持異染色質或常染色質狀態。
     • 組蛋白磷酸化（Histone Phosphorylation）：主要作為**細胞週期調節（如 M 期的染色體濃縮）**或 DNA 損傷反應的短暫、動態訊號標記。最典型的例子是 H3S10ph（組蛋白 H3 第 10 位絲胺酸磷酸化），其在有絲分裂前期由 Aurora B 激酶催化以促進染色體濃縮；但當細胞分裂完成進入末期與 G1 期時，會迅速被去磷酸酶（如 Protein Phosphatase 1, PP1）去磷酸化以解除濃縮，不會在分裂後的子細胞中長期維持。

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解題方法

判定一項修飾是否會在細胞分裂後於子細胞中維持，可依循以下切入點：

1. 功能取向（結構記憶 vs. 階段性訊號）：
   • 用於維持細胞身分（Cell Identity）或基因靜默/活化的長期標記（如 DNA 5mC、H3K9me3、H3K27me3、H3K4me3）會隨細胞分裂代代相傳。
   • 用於單一階段特定事件（如 M 期染色體濃縮、DNA 雙股斷裂修復 $\gamma$-H2AX）的標記具有暫時性（transient），事件結束即被水解移除。
2. 生化維持機制：
   • 是否存在專屬的維持系統（如 DNMT1、Reader-Writer 系統）以對抗細胞分裂造成的稀釋效應。

因此，組蛋白磷酸化（Histone phosphorylation）作為短暫的細胞週期調控標記，在有絲分裂結束後隨即被去磷酸化移除，不符合跨世代維持的表觀遺傳特徵。

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選項分析

核心觀念
本題測驗對不同酶的底物與模板特異性，特別是負股單股 RNA 病毒（-ssRNA virus）在複製過程中必須先將其 RNA 基因組轉錄成正股 mRNA，再合成新的負股基因組。此步驟唯一需要的酶是 RNA‑dependent RNA polymerase (RdRp)，亦即能以 RNA 為模板合成 RNA 的聚合酶。

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解題步驟

1. 確認病毒基因組類型

   • 題目明示「virus with a minus‑strand RNA genome」＝負股單股 RNA 病毒。此類病毒的基因組本身只能作為合成正股 mRNA 的模板，無法直接被宿主的 DNA‑或 RNA‑依賴聚合酶辨識。

2. 了解複製與轉錄需求

   • 負股 RNA 必須先被 RNA‑dependent RNA polymerase (RdRp) 複製出正股 mRNA，供翻譯蛋白質。
   • 新合成的正股 RNA 再由同一 RdRp 作為模板，合成新的負股基因組，完成病毒基因組的複製。

核心觀念
本題在考察「分子診斷技術」與「病毒株（wild type vs. Omicron）」之間的關聯性。能夠辨識特定基因變異（突變）的檢驗方法可區分不同變種；僅偵測病毒整体存在或宿主免疫反應的檢驗則無法做到變種鑑別。

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(a) 各選項之辨別能力分析

選項	方法說明	是否能區分 Omicron 與野生型
(A) Next Generation Sequencing (NGS)	直接讀取全基因組序列，能精確定位 Spike 基因及其他區域的突變。	✅ 能區分（依據突變譜）
(B) RT‑PCR using variant‑specific primer sets	設計針對 Omicron 特有突變（例：S Δ69‑70、N501Y）之引子，只要引子匹配即產生擴增訊號。	✅ 能區分（特異性引子）
(C) Neutralizing antibody detection	測量血清中對病毒的中和活性，屬「功能性」免疫檢測，並不直接觀測病毒基因序列或蛋白變異。	❌ 不能區分（只能判斷有無中和抗體）

核心觀念
G2/M DNA damage檢查點在細胞進入有絲分裂前，會抑制 Cdk1（亦稱 Cdc2）的活性，以防止受損 DNA 被傳遞給子代。Cdk1 必須與特定的 cyclin 結合才能形成驅動有絲分裂的激酶複合體（M‑phase‑promoting‑factor, MPF），因此檢查點的主要作用就是阻斷這個 cyclin‑Cdk1 複合體的活化。

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解題步驟

1. 認識 G2/M 檢查點的作用機制

   • DNA 損傷時，ATR/ATM 會激活 Chk1/Chk2，進而抑制 Cdc25 phosphatase，同時活化 Wee1 kinase。
   • Wee1 在 Cdk1 的 Tyr15 上加磷酸，使其保持不活化狀態；Cdc25 無法去磷酸化此位點，Cdk1 無法被激活。

2. 找出誰是被阻斷的「關鍵酶複合體」

   • 活化的 Cdk1 必須與週期性 cyclin 結合才能形成具體的激酶活性。
   • 在 G2→M 轉變時，最主要的 cyclin 為 Cyclin B，形成 Cyclin B/Cdk1（MPF）。
   • 若題目選項中沒有 Cyclin B，則只能在現有選項中挑選最接近的 cyclin‑Cdk1 組合。

核心觀念
本題主要測驗的是 基因組編輯 (genome editing) 的概念與常見技術。只要能在基因組 DNA 中直接產生 雙股斷裂 (DSB) 或 特定位點的鹼基改變，即屬於基因組編輯工具。

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(a) CRISPR/Cas9

• 機制：Cas9 核酸酶在向導 RNA (gRNA) 的指導下，於目標 DNA 序列的 PAM 位置產生 雙股斷裂 (DSB)。
• 為何屬於基因組編輯：斷裂後細胞會以 非同源末端接合 (NHEJ) 修復，可導入 插入/缺失 (indel)；或以 同源重組 (HDR) 方式引入外源 DNA，實現基因敲除或敲入。
• 相關式子： $\text{Cas9–gRNA} + \text{Target DNA} \xrightarrow{\text{PAM}} \text{DSB}$

(b) Transcription activator‑like effector nucleases (TALENs)

• 機制：TALEN 由 DNA 結合域 (TALE) 與 FokI 切割域組成。兩個 TALEN 以正向與反向方式結合於相鄰序列，FokI 形成二聚體後切割 DNA，產生 雙股斷裂。
• 為何屬於基因組編輯：產生的 DSB 同樣依賴 NHEJ 或 HDR 進行修復，達到基因敲除/敲入的目的。

核心觀念
本題測驗的是 真核翻譯起始（translation initiation）過程中 小核糖體 (40S) 與起始因子 (eIF) 的組成。

• Cap‑binding complex (eIF4F)：由 eIF4E（結合 5′‑cap）、eIF4G（支架）與 eIF4A（RNA helicase）組成。
• 43S pre‑initiation complex (43S PIC)：由 40S 核糖體、eIF3、eIF1、eIF1A、eIF5 以及 eIF2‑GTP‑Met‑tRNAiᵐᵉᵗ（即 eIF2 ternary complex）組成，之後再與 cap‑binding complex 結合形成 48S 複合體，進行掃描。

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解題過程

選項	內容	正確性判斷與說明
(A)	Cap binding complex contains eIF4G.	正確。eIF4G 為 eIF4F 複合體的核心支架，與 eIF4E、eIF4A 共同組成 cap‑binding complex。
(B)	Cap binding complex contains eIF4A.	正確。eIF4A 為 ATP‑依賴的 RNA 解旋酶，亦是 eIF4F 的一員。

核心觀念
本題測驗的是真核翻譯起始因子 eIF2 的結構與功能。必須知道 eIF2 是由三個次單元組成的異三聚體，能以 GTP 形式活化，與起始 Met‑tRNA$^\text{Met}$（tRNA$^\text{ᵢ}$）形成複合體，並在 GTP 轉換為 GDP 後需要 eIF2B 進行 GDP→GTP 的交換。mRNA 二級結構的解旋則由 eIF4A（一種 DEAD‑box 轉錄因子）執行，而非 eIF2。

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解題過程

選項	內容	正確性判斷	解釋
(A)	eIF2 unwinds secondary structure of mRNA.	錯誤	eIF2 的主要功能是將 Met‑tRNA$^\text{ᵢ}$ 以 GTP‑結合的形式送至 40S 核糖體的小次單元。mRNA 的二級結構（如 5′‑UTR 的發夾結構）由 eIF4A 這類具有 RNA 解旋活性的 DEAD‑box 轉錄因子負責解旋。因而此敘述不符合 eIF2 的已知功能。
(B)	eIF2 is a heterotrimeric protein.	正確	eIF2 由 α、β、γ 三個不同的次單元組成，屬於異三聚體（heterotrimeric）結構。
(C)	eIF2 is active when bound to GTP.	正確	eIF2‑GTP 形成活化的起始複合體，能與 Met‑tRNA$^\text{ᵢ}$ 結合並定位於起始密碼子（AUG）。

核心觀念
本題測驗的是噬菌體（bacteriophage）有尾部的結構特徵，特別是 套筒 (sheath)、管狀 (tube)、底板 (base plate) 之間的關係，以及它們在病毒感染宿主時的功能。

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解題過程

1. 確認每個選項的描述是否符合已知的噬菌體結構

   • (A) 「Bacteriophages specifically infect bacteria」
     這是噬菌體的基本定義，正確。

   • (B) 「Their genetic material is surrounded by a protein capsid」
     病毒基因組（DNA 或 RNA）確實被蛋白質的衣殼（capsid）所包覆，正確。

   • (C) 「This is connected to the elongated sheath by a collar region」

核心觀念
本題測驗的是剪接體（spliceosome）組裝過程中，各前導複合體（complex）的組成與功能，特別是 E complex（commitment complex） 的結構要素與其向 A complex 轉換的條件。

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(a) 逐項分析

(A) The commitment complex is the E complex.

• 說明：在剪接體組裝的第一階段，稱為 commitment complex，亦稱 E complex。它的功能是將前體 mRNA（pre‑mRNA）暫時「鎖定」於正確的 5′ 與 3′ 剪接位點，為後續的 A、B、C 複合體做準備。
• 結論：此敘述正確。

(B) The E complex contains U13 snRNP bound at the 5' splice site.

• 說明：在 E complex 中，5′ splice site 由 U1 snRNP（含 U1 snRNA）透過其 5′ 端與位點配對而結合。U13 snRNP 並不存在於已知的剪接體組件中，且也不會在此階段參與 5′ 位點的辨識。
• 結論：此敘述 不正確，因此是本題的答案。

(C) The E complex contains the protein U2AF bound to a pyrimidine tract.

核心概念
本題測驗的是 IRE（Iron‑Responsive Element）與 IRE 結合蛋白（IRP，Iron‑Responsive‑binding Protein）的調控機制。了解 IRE 的結構與 IRP 依鐵離子飽和度改變結合親和力，才能判斷哪一敘述不正確。

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解題過程

選項	內容	判斷依據	正誤
(A)	IRE consists of multiple stem‑loop structures.	IRE 為位於特定 mRNA（如 ferritin、TfR1）的 單一 stem‑loop（發夾迴）結構，長度約 30 nt，且具有保守的上游和下游序列。並不存在「multiple」的情形。	錯誤
(B)	The affinity of the IRE‑binding protein for the IRE is altered by ion binding.	IRP（包括 IRP1、IRP2）在細胞內鐵濃度變化時，鐵離子結合會改變其構型，導致對 IRE 的結合親和力改變。此說法符合已知機制。	正確
(C)	The IRE‑binding protein exhibits low affinity when its iron‑binding site is full.	當鐵離子佔滿 IRP 的鐵結合位點（特別是 IRP1 形成 [4Fe‑4S] 鐵硫簇），IRP 會轉變為 活化的細胞色素 b₅還原酶，失去對 IRE 的結合能力，親和力下降。此敘述正確。

本題核心觀念
MicroRNA（miRNA）從基因轉錄到成熟功能分子，需要經過兩個核酸酶（Drosha、Dicer）的階段性切割與細胞核輸出。掌握每一步的分子名稱與切割部位是辨別敘述正誤的關鍵。

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(a) 各選項正確性判斷

(A) The precursor is primary miRNA (pri‑miRNA).

• 說明：在 miRNA 生合成中，precursor miRNA（簡稱 pre‑miRNA）是指 Drosha 在核內切割 pri‑miRNA 後產生的大約 70 nt 的髮夾狀前體；而 pri‑miRNA 本身是最初的長轉錄本（可達數千鹼基）。因此「precursor」指的不是 pri‑miRNA，此敘述與實際定義不符。
• 結論：此選項 不正確。

(B) Pri‑miRNAs fold into stem‑loop structures.

• 說明：pri‑miRNA 內包含一段或多段能自我配對形成 stem‑loop（發夾） 結構，供 Drosha‑DGCR8 複合體辨識與切割。此為公認事實。
• 結論：此選項 正確。

(C) The precursor loop region of pri‑miRNA is cut by Drosha.

核心觀念
本題在測驗遺傳密碼（genetic code）的基本特性，包括：

1. mRNA 的閱讀框為三個核苷酸一組（codon）。
2. 所有可能的三聯子組合數量。
3. 讀取方向為 5' → 3'。
4. 終止密碼子（stop codon）的定義。
5. 起始密碼子（start codon）的功能。

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(a) 各選項之正確性分析

(A) “The bases of mRNA are read off in groups of three, the codon.”

• 正確。遺傳密碼以三個連續的核苷酸（codon）為單位，對應一個胺基酸或終止訊號。

(B) “There are 128 different codons in the genetic code.”

• 錯誤。

核心觀念
此題測驗的是對 SARS‑CoV‑2 病毒偵測方法的認識，特別是 實時定量逆轉錄聚合酶鏈式反應 (RT‑qPCR) 的原理、所需的病毒資訊，以及 CT (Cycle Threshold) 值 的計算與意義。RT‑qPCR 是目前臨床與研究中最可靠、最普遍使用的檢測手段，因其具備高度靈敏度、特異性與可量化病毒載量的能力。

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(a) 最可靠的檢測方法：RT‑qPCR（real‑time reverse transcription quantitative PCR）

為什麼選 RT‑qPCR

1. 靈敏度：可檢出至 1–10 個病毒基因拷貝。
2. 特異性：利用針對 SARS‑CoV‑2 特有基因（如 N、E、RdRp）的引子與探針，避免交叉反應。
3. 定量能力：透過螢光訊號的即時監測，提供病毒 RNA 量的相對或絕對估計。
4. 臨床標準：世界衛生組織 (WHO) 與各國疾管署皆將 RT‑qPCR 作為確診金標準。

結論：RT‑qPCR 是目前最可靠且廣泛接受的 SARS‑CoV‑2 檢測方法。

【答案】RT‑qPCR（實時定量逆轉錄聚合酶鏈式反應）

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(b) 該檢測所需的病毒資訊

必要資訊	說明
病毒基因序列	必須取得 SARS‑CoV‑2 基因組中保守且特異的區段（常選 N 基因、E 基因或 RdRp 基因）之序列，以設計引子 (primer)與探針 (probe)。
RNA 樣本	病患的上呼吸道拭子（鼻咽、咽喉）或其他體液中提取的全長或部分 viral RNA，作為逆轉錄的模板。
正向對照 / 標準曲線	為了將 CT 值轉換成拷貝數，需使用已知濃度的合成 RNA 標準品或已確診樣本，建立標準曲線（CT 與拷貝數的線性關係）。

為何需要上述資訊

• 引子與探針的特異性決定了檢測的準確度，若序列不匹配會導致偽陰性。
• RNA 模板是逆轉錄的起點，缺乏或降解會降低檢測靈敏度。
• 標準曲線使 CT 值能轉換為「病毒載量」的絕對數值，進一步應用於臨床判讀或流行病學分析。

核心觀念
本題主要測驗「TA 向量」的概念以及利用 TA cloning（A 端與 T 端黏性末端克隆）將 PCR 產物插入質體的完整流程與原理。

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什麼是 TA 向量？

TA 向量是一種 線性化且在 3' 端保留單一胸腺嘧啶 (T) 末端 的質體。

• 來源：常以限制酶切割後，利用 Taq DNA polymerase 的末端加 A (腺嘌呤) 活性，或在切割後使用 TdT（末端轉移酶）加入 T 端。
• 特點：向量的 3' 端僅有一個 T，形成 單核苷酸黏性末端，可與帶有 3' A 端的 PCR 產物（由 Taq 產生）進行配對並被 DNA ligase 連接。

為什麼使用 TA 向量

• 免除設計內切酶位點，適用於 隨機 PCR 產物（不具特定內切酶位點）
• 只需要 PCR 產物在 3' 端帶有 A 尾，操作簡單且成功率高

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TA cloning 的完整流程

步驟	操作說明	為什麼要這樣做
1. PCR 產物的取得	使用 Taq DNA polymerase（具 3' → 5' 重黏性末端添加 A 的活性）放大目標 DNA 片段。	Taq 在延伸末端會自動在每條鏈的 3' 端加入一個 A（A‑overhang），形成與 TA 向量相容的黏性末端。
2. TA 向量的準備	(a) 取商業化的 pCR‑TA 系列向量或自行製備：<br> - 以限制酶（如 EcoRV）切開環狀質體，使其線性化。<br> - 使用 TdT 或在切割後加入 dTTP，在 3' 端加上一個 T。<br>(b) 去除酶切後的 磷酸化，以免自行重新環化。	產生帶有 單一 T 端 的向量，使其能與 PCR 產物的 A 端配對，形成穩定的黏性末端連接。
3. 末端連接 (Ligation)	- 將 PCR 產物與 TA 向量以 1:3~1:5 的摩爾比混合。<br>- 加入 T4 DNA ligase（在 16 °C 或室溫反應 10–30 min）。	黏性末端配對後，DNA ligase 可將 5' 磷酸與 3' 羥基連接，形成重組質體。黏性末端的配對提高了 ligation 的效率。

核心觀念
此題測驗的是細胞質順式檸酰胺酶（cytosolic aconitase，又稱 IRP1）在鐵離子濃度變化下，如何以 IRE/鐵調節蛋白 (Iron‑Responsive Element‑Binding Protein, IRP) 的形式，進行 轉錄後調控 以控制 轉鐵蛋白受體 (TfR) mRNA 的穩定性與翻譯效率。

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(a) 高鐵與低鐵狀態下，細胞質 aconitase/IRP1 對 TfR mRNA 的調控機制

鐵濃度	aconitase 的結構與功能	IRP 活性	對 TfR mRNA 的影響
低鐵	失去 [4Fe‑4S] 群，失去順式檸酰胺酶酶活性，轉變成 IRP1（RNA‑binding form）。	高	IRP1 結合 TfR mRNA 3′‑UTR 的 Iron‑Responsive Element (IRE)，保護 mRNA 不被 3′→5′ 退化酶切除，並促進核糖體的招募，使翻譯增加。
高鐵	重新裝載 [4Fe‑4S] 群，恢復順式檸酰胺酶的酶活性（將柠檬酸 → 异柠檬酸），失去 RNA 結合能力；此時稱為 活化的 aconitase。	低	IRP1 失去 IRE 結合能力，TfR mRNA 失去保護，快速被胞質核酸外切酶降解，翻譯效率下降，導致 TfR 蛋白水平下降。

機制說明

1. IRE 結構：位於 TfR mRNA 的 3′‑UTR，形成一段茎环結構，序列保守為 5′‑CAG​U​U​C‑3′。
2. IRP‑IRE 結合：在低鐵時，IRP1（無 Fe‑S 群）可直接與 IRE 的茎環部位結合，形成穩定的 RNA‑protein 複合物。
3. mRNA 穩定化：結合後遮蔽了 3′‑端的降解信號，使 mRNA 半衰期由約 30 min 延長至 >4 h，翻譯率約提升 5‑10 倍。

核心觀念
本題測驗的是「多順反子 (polycistronic) RNA」的概念以及它在 SARS‑CoV‑2 正股單鏈 RNA 基因組中的實際意義。重點在於：

1. 何謂多順反子 RNA；
2. 為何正股單鏈 RNA 能同時攜帶多個開放閱讀框 (ORF)；
3. 病毒如何利用翻譯機制產生多種蛋白質。

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(a) 多順反子 RNA 的定義

多順反子 RNA (polycistronic RNA) 指的是一條 RNA 分子上 同時擁有兩個或以上的可翻譯開放閱讀框 (open reading frames, ORFs)，每個 ORF 能產生獨立的蛋白質。這與原核生物的 mRNA（常見於大腸桿菌）類似，亦與某些真核病毒的基因組相同。

關鍵點：多順反子 RNA 不會在同一條鏈上產生單一蛋白，而是藉由多個 ORF 以及特殊的翻譯啟動方式，讓 單一 RNA 分子 成為「多基因」的訊息載體。

(b) SARS‑CoV‑2 正股單鏈 RNA 為何屬於 polycistronic

SARS‑CoV‑2 的基因組是一條約 30 kb 的 正股單鏈 (positive‑sense) RNA。它的特點如下：

位置	功能	ORF 編號
5′ 端	5′ UTR	—
1–~21 kb	非結構蛋白 (nsps) 編碼，屬於 ORF1a/1b 兩個重疊讀框	ORF1a、ORF1b
~21–~25 kb	結構蛋白 S、E、M、N 以及若干輔助蛋白	S、E、M、N 及其他 accessory proteins
3′ 端	3′ UTR	—

以上不同的 ORF 共存於同一條 RNA，因此整條基因組即為 polycistronic。

為什麼：

1. 正股單鏈 意味著此 RNA 可直接作為翻譯模板，不需要先逆轉錄成負股。

核心觀念
本題測驗的是非編碼 RNA（ncRNA）的定位與功能分類，必須了解三類小型 ncRNA 的名稱暗示其主要細胞區域及參與的分子機制：

• scRNA（small cytoplasmic RNA） → 以「cyto‑」為前綴，表示位於細胞質。
• snRNA（small nuclear RNA） → 以「nuclear」為前綴，且多在前體 mRNA 剪接（spliceosome）中擔任核糖核酸酶或結構 RNA。
• snoRNA（small nucleolar RNA） → 以「nucleolar」為前綴，定位於核仁，主要負責 rRNA、snRNA 的化學修飾（2′‑O‑甲基化、偽尿苷化）。

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解題過程

1. 辨識關鍵字

   • scRNA：small cytoplasmic → 「細胞質」是唯一明確的描述。
   • snRNA：small nuclear → 「核內」且常與 splicing（剪接）相關。
   • snoRNA：small nucleolar → 「核仁」是其專屬的亞細胞位置，功能為核仁內的 RNA 加工。

2. 對照選項

   • A 「RNAs that are present in the cytoplasm」直接對應 scRNA。
   • B 「One of many small RNA processing reactions; several of them are involved in splicing or other RNA processing reactions」說明了 snRNA 參與剪接等 RNA 處理反應。