115 年 國立成功大學分子醫學研究所《分子生物學》

本題主要在考驗學生對於 DNA 與 RNA 的基本結構差異、轉錄（transcription）的基本概念、原核與真核生物在轉錄上的異同，以及轉錄終止機制的差異。

核心觀念： 核酸結構差異、轉錄機制、原核與真核生物的比較。

(A) DNA 與 RNA 的鹼基組成差異

DNA（去氧核糖核酸）與 RNA（核糖核酸）的關鍵鹼基組成差異在於：

1. 五碳糖： DNA 的五碳糖是去氧核糖（deoxyribose），其 2' 位置的碳原子上少了一個氧原子；RNA 的五碳糖是核糖（ribose），其 2' 位置的碳原子上帶有一個羥基（-OH）。
2. 含氮鹼基： DNA 包含四種鹼基：腺嘌呤（Adenine, A）、鳥糞嘌呤（Guanine, G）、胞嘧啶（Cytosine, C）以及胸腺嘧啶（Thymine, T）。RNA 則包含四種鹼基：腺嘌呤（A）、鳥糞嘌呤（G）、胞嘧啶（C）以及尿嘧啶（Uracil, U）。RNA 中的尿嘧啶（U）取代了 DNA 中的胸腺嘧啶（T）。

【答案】 DNA 的五碳糖是去氧核糖，RNA 是核糖；DNA 有胸腺嘧啶（T），RNA 有尿嘧啶（U）。

(B) 原核生物 rRNA, mRNA, tRNA 的合成方式

在原核生物中，rRNA（核糖體 RNA）、mRNA（信使 RNA）和 tRNA（轉運 RNA）的合成都是透過單一種類型的 RNA 聚合酶（RNA polymerase）來催化。這個 RNA 聚合酶負責辨識啟動子（promoter）序列，並沿著 DNA 模板合成 RNA 鏈。原核生物的轉錄與轉譯是偶聯的（coupled），即 mRNA 在合成的同時，核糖體就可以開始進行轉譯。

[答案] 原核生物使用單一種類的 RNA 聚合酶來合成 rRNA、mRNA 和 tRNA。

(C) 真核生物合成 mRNA 的 RNA 聚合酶

在真核生物（例如人類細胞）中，存在三種類型的 RNA 聚合酶，它們分別負責轉錄不同類型的 RNA：

• RNA 聚合酶 I (RNA Pol I)： 主要轉錄核糖體 RNA（rRNA）。
• RNA 聚合酶 II (RNA Pol II)： 主要轉錄信使 RNA（mRNA）以及一些小核 RNA（snRNA）和 microRNA（miRNA）。
• RNA 聚合酶 III (RNA Pol III)： 主要轉錄轉運 RNA（tRNA）以及 5S rRNA 和其他一些小 RNA。

因此，真核生物合成 mRNA 主要依賴 RNA 聚合酶 II。

[答案] RNA 聚合酶 II。

(D) 原核與真核生物轉錄終止機制的差異

原核生物和真核生物的轉錄終止機制有所不同：

• 原核生物的終止機制：
  1. ρ (rho) 非依賴性終止 (Rho-independent termination)： 這種機制依賴於 DNA 模板序列的特殊結構，通常包含一

本題主要探討真核生物基因轉錄的調控，特別是啟動子（promoter）區域的結構和功能，以及缺乏 TATA box 時的替代調控機制。

核心觀念： 真核生物基因啟動子、轉錄起始複合體、TATA box 功能、替代性啟動子元素。

(A) TATA box 在真核生物基因轉錄中的角色

TATA box 是一個常見於真核生物基因啟動子核心區域（core promoter）的 DNA 序列元件，通常位於轉錄起始點上游約 25-35 個鹼基對。它的主要作用是：

1. 辨識和結合 TFIID： TATA box 是基礎轉錄因子 II D (TFIID) 的一個亞基，稱為 TATA 結合蛋白（TATA-binding protein, TBP）的結合位點。TFIID 是啟動真核生物 RNA 聚合酶 II 進行轉錄的關鍵初始因子。
2. 定位轉錄起始點： TBP 結合到 TATA box 後，會引起 DNA 的局部彎曲，為其他基礎轉錄因子和 RNA 聚合酶 II 的招募提供一個平台，並幫助準確地定位 RNA 聚合酶 II 在 DNA 上的起始轉錄位點（transcription start site, TSS）。
3. 影響轉錄效率： TATA box 的存在與否、序列的變異，以及其與 TSS 的距離，都會影響基因的基礎轉錄效率。含有 TATA box 的啟動子被稱為 TATA-box rich promoters，通常與高度調控的基因（如發展相關基因）有關，需要精確的轉錄起始。

【答案】 TATA box 是 TFIID 結合的位點，能幫助定位 RNA 聚合酶 II 的轉錄起始點，並影響基因的基礎轉錄效率。

(B) 缺乏 TATA box 的基因，其他輔助轉錄的基因元素與分子機制

並非所有真核生物基因都含有 TATA box。許多基因，特別是組成型表達（constitutively expressed）的基因，如 housekeeping genes，傾向於擁有 TATA-less promoters。這些啟動子依賴其他元素和機制來啟動轉錄：

1. DPE (Downstream Promoter Element)： 位於轉錄起始點下游約 28-32 個鹼基對處，是一個富含 A-T 的序列。DPE 可以與 TFIID 的另一個亞基 TAF（TBP Associated Factor）結合，並在沒有 TATA box 的情況下，與 TBP 協同作用，招募 RNA 聚合酶 II。
2. Inr (Initiator element)： 位於轉錄起始點本身，通常包含一個 pyrimidine-rich 區域。Inr 也可以直接與 TFIID 結合，或與 TBP 結合，幫助定位 RNA 聚合酶 II，尤其是在 TATA box 缺失的啟動子中。

本題主要考查 DNA 複製的半保守性、複製過程中的關鍵結構（Okazaki fragments）、真核生物染色體末端的複製難題，以及解決該難題的機制。

核心觀念： DNA 複製機制、DNA 聚合酶、DNA 半保守複製、Okazaki fragments、染色體端粒、端粒酶。

(A) 半保守複製 (Semi-conservative replication)

半保守複製是指在 DNA 複製過程中，每一條親代 DNA 雙螺旋鏈都作為模板，合成新的互補鏈。複製完成後，新生成的兩條 DNA 分子，每條都包含一條來自親代的舊鏈和一條新合成的鏈。這種方式確保了遺傳信息的準確傳遞。

【答案】 DNA 複製後，每條子代 DNA 分子都包含一條親代 DNA 鏈和一條新合成的 DNA 鏈。

(B) Okazaki fragments

Okazaki fragments 是在 DNA 複製過程中，於 DNA 滯後鏈（lagging strand）上合成的短 DNA 片段。由於 DNA 聚合酶只能沿著 5' 到 3' 方向合成 DNA，而滯後鏈的合成方向與複製叉（replication fork）的移動方向相反，因此滯後鏈的合成是斷斷續續的，分段進行。這些短片段稱為 Okazaki fragments，長度在原核生物中約為 1000-2000 個核苷酸，在真核生物中約為 100-200 個核苷酸。複製後，這些片段需要被連接起來（由 DNA 聚合酶 I 移除 RNA 引子並填補 DNA，再由 DNA 連接酶 ligase 封閉缺口）形成連續的 DNA 鏈。

[答案] 在 DNA 複製過程中，滯後鏈合成時產生的短 DNA 片段。

(C) 真核生物染色體末端的複製問題 (End-replication problem)

真核生物的染色體是線性的 DNA 分子，其末端稱為端粒（telomere）。在 DNA 複製過程中，由於 DNA 聚合酶需要 RNA 引子（primer）來起始合成，並且它只能沿 5' 到 3' 方向合

本題主要考察細胞如何應對 DNA 損傷，特別是要求列舉 DNA 損傷的種類，並詳細描述修復 DNA 雙鏈斷裂（double-strand breaks, DSBs）的兩種主要途徑。

核心觀念： DNA 損傷類型、DNA 修復機制、雙鏈斷裂修復（NHEJ, HR）。

(A) 除了鹼基修飾和 DNA 鏈斷裂以外的其他 DNA 損傷類型

DNA 損傷的來源多樣，除了鹼基的化學修飾（如脫氨基、烷基化）和 DNA 鏈的斷裂（單鏈或雙鏈），還包括以下幾種類型：

1. 鹼基錯配 (Base Mismatch)： 在 DNA 複製過程中，如果 DNA 聚合酶將一個錯誤的鹼基配對到模板鏈上，就會產生鹼基錯配。
2. DNA 鏈之間的交聯 (Cross-linking)： 兩個相鄰或距離較近的鹼基，或 DNA 鏈之間，通過共價鍵連接。例如，紫外光（UV）照射可導致嘧啶二聚體（pyrimidine dimers），如環丁烷嘧啶二聚體（CPD）和嘧啶-(6-4)-光產物（6-4 photoproducts），它們是 DNA 鏈內交聯的一種。DNA 烷基化劑也可能引起鏈間交聯。
3. DNA 損傷的加合物 (DNA Adducts)： 外源性或內源性的化學物質（如某些致癌物）與 DNA 的鹼基共價結合，形成 DNA 加合物。這會改變鹼基的結構，干擾 DNA 複製和轉錄。
4. DNA 鏈的空位 (Apurinic/Apyrimidinic sites, AP sites)： 鹼基由於化學不穩定性（如酸性水解）或通過某些損傷通路（如糖苷鍵斷裂）而從 DNA 骨架上脫落，留下一個沒有鹼基的磷酸二酯骨架位置。
5. DNA 鏈的交聯（Interstrand Crosslinks, ICLs）： 兩個 DNA 鏈之間形成共價鍵。這會嚴重阻礙 DNA 的解旋，影響複製和轉錄。
6. 單鏈斷裂 (Single-strand breaks, SSBs)： DNA 雙螺旋中的一條鏈斷裂。
7. 雙鏈斷裂 (Double-strand breaks, DSBs)： DNA 雙螺旋的兩條鏈同時斷裂。這是最嚴重的 DNA 損傷類型之一。

【答案】 鹼基錯配、DNA 鏈內或鏈間交聯（如嘧啶二聚體）、DNA 加合物、DNA 空位（AP sites）、單鏈斷裂。

(B) 修復 DNA 雙鏈斷裂 (DSBs) 的途徑

DNA 雙鏈斷裂 (DSBs) 是最嚴重的 DNA 損傷，因為它會導致染色體結構的斷裂和丟失，可能引起嚴重的後果，包括細胞凋亡或癌症。細胞主要通過兩種途徑來修復 DSBs：

1. 非同源末端連接 (Non-homologous End Joining, NHEJ)
   • 核心機制： NHEJ 是在哺乳動物細胞中最主要的 DSB 修復途徑，尤其是在 G1 期細胞中。它直接將斷裂的 DNA 鏈末端連接起來，不需要同源模板。
   • 關鍵蛋白質：
     • Ku 蛋白質複合物 (Ku70/Ku80)： 首先識別並結合到斷裂的 DNA 末端，形成一個環狀結構，將斷裂的末端穩定在近處。

本題主要考查蛋白質轉譯（translation）的起始密碼子、密碼子與反密碼子的關係（簡化版），以及真核生物中 cap-依賴性轉譯起始的詳細過程。

核心觀念： 遺傳密碼、起始密碼子、tRNA 簡併性、轉譯起始複合體、cap 結構。

(A) 真核生物典型的起始密碼子及其編碼的胺基酸

在真核生物中，典型的起始密碼子是 AUG。它編碼的胺基酸是 甲硫胺酸 (Methionine, Met)。在蛋白質合成的起始階段，第一個胺基酸總是甲硫胺酸。對於大多數蛋白質，這個甲硫胺酸在蛋白質成熟過程中會被移除，但對於某些蛋白質，它會保留。

【答案】 AUG；甲硫胺酸 (Methionine)。

(B) 為什麼只有約 45 種 tRNA 能夠識別 61 種 mRNA 密碼子

這涉及到遺傳密碼的**簡併性（degeneracy）**和 **擺動鹼基配對（wobble base pairing）**的現象。

1. 密碼子簡併性： 遺傳密碼具有簡併性，意味著兩個或兩個以上的密碼子可以編碼同一個胺基酸。例如，亮胺酸（Leucine）就有六個密碼子。這種簡併性主要發生在密碼子的第三個鹼基（3' end of codon）。
2. 擺動鹼基配對 (Wobble Base Pairing)： 在 tRNA 反密碼子（anticodon）的第一個鹼基（5' end of anticodon）與 mRNA 密碼子的第三個鹼基（3' end of codon）之間，可以發生不那麼嚴格的鹼基配對。這種「擺動」允許一個 tRNA 分子識別多個（通常是兩個或三個）密碼子。
   • 例如，如果 tRNA 的反密碼子是 5'-UIG-3' (I 代表肌苷 Inosine)，它就可以與 mRNA 的密碼子 3'-AOC-5'（即 AOC）配對。
   • 常見的擺動配對包括：
     • U 在 tRNA 的第一位可以配對 A 或 G 在 mRNA 的第三位。
     • G 在 tRNA 的第一位可以配對 C 或 U 在 mRNA 的第三位。
     • I (肌苷) 在 tRNA 的第一位可以配對 U, C, 或 A 在 mRNA 的第三位。

由於這些簡併性和擺動配對現象，許多不同的密碼子實際上可以被少數幾種 tRNA 分子識別，從而大大減少了細胞需要合成和維持的 tRNA 分子的種類數量。雖然有 64 個可能的密碼子，其中 61 個編碼胺基酸，但由於擺動規則，通常只需要大約 30-45 種 tRNA 就足以識別所有 61 個編碼胺基酸的密碼子。

[答案] 由於遺傳密碼的簡併性（多個密碼子編碼同一胺基酸）以及 tRNA 反密碼子與 mRNA 密碼子第三個鹼基之間的擺動配對，使得一種 tRNA 可以識別多個密碼子。

(C) 真核生物的 cap-依賴性轉譯起始過程

真核生物 mRNA 的 5' 端通常有一個特殊的結構，稱為 5' cap 結構（通常是 7-甲基鳥苷，m7GpppN，其中 N 是 mRNA 的第一個核苷酸）

本題主要考查基因功能研究中常用的基因干擾技術，包括 siRNA 和 CRISPR/Cas9 的機制、作用層級，以及短髮夾 RNA (shRNA) 的比較，最後要求描述評估基因敲減/敲除效率的方法。

核心觀念： RNA 干擾 (RNAi)、siRNA、CRISPR/Cas9、基因沉默、基因敲除、shRNA、基因表達評估。

(A) siRNA 介導的基因沉默與 CRISPR/Cas9 介導的基因敲除的分子機制及關鍵組分

1. siRNA 介導的基因沉默 (siRNA-mediated Gene Silencing)

• 核心機制： siRNA（小干擾 RNA）是一種雙鏈 RNA 分子，長度約 21-25 個核苷酸。它通過 RNA 誘導的沉默複合體（RNA-induced silencing complex, RISC）介導，引導 RISC 識別並切割與 siRNA 序列互補的 mRNA，從而導致 mRNA 降解，抑制蛋白質的合成。
• 關鍵分子組分：
  • siRNA： 雙鏈 RNA，包含一個與目標 mRNA 序列互補的「導鏈」（guide strand）和一個「乘客鏈」（passenger strand）。
  • Dicer： 一種 RNase III 型內切酶，負責將較長的雙鏈 RNA（dsRNA）切割成約 21-25 個核苷酸的 siRNA。
  • RISC (RNA-induced silencing complex)： 一個蛋白質複合體，其中包含 Ago (Argonaute) 蛋白。Ago 蛋白是 RISC 的核心，它會結合 siRNA 的導鏈。
  • Ago 蛋白： 負責識別目標 mRNA 序列，並引導 RISC 複合體中的核酸酶活性（通常是 RISC 複合體本身的內源性 RNase 活性，或由其他因子輔助）切割 mRNA。
• 過程概述： 外源引入的 siRNA 或細胞內產生的 siRNA 被 Dicer 切割後，與 RISC 結合。Ago 蛋白利用 siRNA 的導鏈作為探針，尋找並結合細胞內與之序列互補的 mRNA。一旦結合，RISC 複合體就會通過其內源性核酸酶活性（或協同其他核酸酶）切割 mRNA，導致其降解，從而抑制了目標基因的表達。

2. CRISPR/Cas9 介導的基因敲除 (CRISPR/Cas9-mediated Gene Knockout)

• 核心機制： CRISPR/Cas9 系統是一種基因編輯工具，最初是細菌的適應性免疫系統。它利用一個導向 RNA (guide RNA, gRNA) 將 Cas9 核酸酶精確地引導到目標 DNA 序列，然後 Cas9 酶在目標位點產生一個雙鏈斷裂 (DSB)。細胞試圖修復這個 DSB 的過程，尤其是非同源末端連接 (NHEJ)，經常會引入小的插入或缺失，導致移碼突變（frameshift mutation），從而使目標基因失去功能（基因敲除）。
• 關鍵分子組分：
  • Cas9 核酸酶： 一種 DNA 內切酶，能夠在 gRNA 指導下切割雙鏈 DNA。
  • 導向 RNA (gRNA)： 一個短的 RNA 分子，包含兩個部分：
    • crRNA (CRISPR RNA) 部分： 約 20 個核苷酸，與目標 DNA 序列具有互補性，負責識別和結合目標 DNA。
    • tracrRNA (trans-activating CRISPR RNA) 部分： 與 Cas9 蛋白結合，並通過與 crRNA 部分形成雙鏈 RNA 來穩定 gRNA-Cas9 複合物。在實驗室中，通常將 crRNA 和 tracrRNA 設計成一個單一的嵌合分子，稱為單鏈導向 RNA (single guide RNA, sgRNA)。
  • PAM (Protospacer Adjacent Motif)： Cas9 酶識別並結合到目標 DNA 序列旁邊的一個短的特定 DNA 序列（在最常用的 Streptococcus pyogenes Cas9 中是 NGG）。Cas9 只能在 PAM 序列的下游進行切割。
• 過程概述： 將編碼 Cas9 蛋白和特定的 gRNA 的質粒或 mRNA 引入細胞。gRNA 將 Cas9 酶引導到基因組中與 gRNA 序列互補且緊鄰 PAM 序列的位置。Cas9 酶在該位點產生一個雙鏈斷裂 (DSB)。細胞的 DNA 修復機制（主要是 NHEJ）試圖修復這個斷裂。由於 NHEJ 的不精確性，常常在斷裂位點隨機插入或刪除核苷酸，導致移碼突變，使目標基因的讀碼框錯亂，從而產生無功能的蛋白質或提前終止翻譯，達到基因敲除的目的。如果同時提供一個修復模板 DNA，也可以實現精確的基因編輯（如基因敲入或點突變）。

(B) 基因表達被干擾的層級 (DNA 或 RNA)

• siRNA 介導的基因沉默： 作用於 RNA 層級。siRNA 通過 RISC 複合體識別並切割目標 mRNA，阻止其被轉譯成蛋白質。它不改變 DNA 序列。
• CRISPR/Cas9 介導的基因敲除： 作用於 DNA 層級。Cas9 酶在基因組的目標位點產生雙鏈斷裂。隨後的修復過程（主要是 NHEJ）會改變 DNA 序列（插入或缺失），從而永久性地使該基因失活。

本題主要考查蛋白質結構的四個層次、穩定這些結構的化學鍵與物理力，蛋白質的轉譯後修飾（PTM）及其功能，以及實驗測定蛋白質結構的方法。

核心觀念： 蛋白質結構層次、胺基酸序列、肽鍵、氫鍵、離子鍵、疏水作用、范德華力、端粒酶、PTM、X 射線晶體學、核磁共振。

(A) 蛋白質結構的四個層次、穩定鍵與力

蛋白質的結構可以分為四個層次：

1. 一級結構 (Primary Structure)

   • 描述： 指蛋白質中胺基酸的線性順序，由肽鍵（peptide bond）連接而成。這個序列是通過基因編碼決定的，也是決定蛋白質三維結構和功能的基礎。
   • 穩定鍵： 肽鍵 (Peptide bond)。肽鍵是胺基酸的羧基（-COOH）與另一個胺基酸的胺基（-NH2）之間，通過脫水反應形成的共價鍵。
   • 例子： 胰島素（Insulin）的一級結構是其 A 鏈和 B 鏈的特定胺基酸序列。

2. 二級結構 (Secondary Structure)

   • 描述： 指蛋白質主鏈（backbone）上局部區域的規則性摺疊模式，主要由主鏈的羰基氧（C=O）和胺基氫（N-H）之間形成氫鍵（hydrogen bond）所穩定。
   • 穩定力： 氫鍵 (Hydrogen bond)。
   • 例子：
     • α-螺旋 (α-helix)： 主鏈圍繞一個假想的中心軸螺旋盤繞，每 3.6 個胺基酸形成一圈，肽鍵的 N-H 基團與相隔四個胺基酸的 C=O 基團之間形成氫鍵。例如，肌紅蛋白（Myoglobin）和血紅蛋白（Hemoglobin）中含有大量的 α-螺旋結構。
     • β-摺疊 (β-sheet)： 蛋白質鏈以摺疊的片狀結構排列，相鄰的鏈之間（或同一鏈的不同區域之間）的胺基氫和羰基氧形成氫鍵。β-摺疊可以是平行的（parallel）或反平行的（antiparallel）。例如，絲素蛋白（Fibroin）中富含 β-摺疊結構。

3. 三級結構 (Tertiary Structure)

   • 描述： 指蛋白質分子整體的三維空間結構，是通過二級結構單元（如 α-螺旋和 β-摺疊）以及它們之間的側鏈（R group）相互作用而形成的。三級結構是單一多肽鏈的完整空間構象。
   • 穩定力： 除了氫鍵，還包括：
     • 疏水相互作用 (Hydrophobic interactions)： 疏水性側鏈傾向於聚集在蛋白質的內部，遠離水環境。
     • 離子鍵 (Ionic bonds) / 靜電相互作用 (Electrostatic interactions)： 帶有相反電荷的胺基酸側鏈之間形成的吸引力。
     • 范德華力 (Van der Waals forces)： 分子間的弱暫時性偶極相互作用。
     • 二硫鍵 (Disulfide bonds)： 兩個半胱氨酸（Cysteine）殘基的巰基（-SH）氧化形成的共價鍵，非常穩定，常見於蛋白質的細胞外環境中。
   • 例子： 溶菌酶（Lysozyme）的三級結構，它將 α-螺旋和 β-摺疊區域精確地摺疊成一個緊湊的球狀。

4. 四級結構 (Quaternary Structure)

   • 描述： 指由兩個或多個多肽鏈（亞基，subunits）組成的蛋白質複合物的三維結構。這些亞基可以是相同（同源複合物，homomeric）或不同（異源複合物，heteromeric）的。四級結構描述的是這些亞基如何相互組裝。
   • 穩定力： 與穩定三級結構的物理力相同，包括疏水相互作用、離子鍵、氫鍵和范德華力。二硫鍵在亞基之間形成的情況較少見。
   • 例子：
     • 血紅蛋白 (Hemoglobin)： 由四個亞基組成（兩個 α 亞基和兩個 β 亞基），形成一個異源四級結構。
     • 乳酸脫氫酶 (Lactate dehydrogenase, LDH)： 由四個亞基組成，可以是同源的（如 H4）或異源的（如 H2M2）。

總結穩定鍵與力：

• 一級結構： 肽鍵（共價鍵）
• 高層次結構（二級、三級、四級）： 氫鍵、疏水相互作用、離子鍵、范德華力。二硫鍵（共價鍵）主要穩定三級結構。

【答案】

• 一級結構： 胺基酸的線性順序，由肽鍵（共價鍵）穩定。例：胰島素胺基酸序列。
• 二級結構： 規則性摺疊，由氫鍵穩定。例：肌紅蛋白的 α-螺旋。
• 三級結構： 單一多肽鏈的整體 3D 結構，由氫鍵、疏水相互作用、離子鍵、范德華力（以及二硫鍵）穩定。例：溶菌酶的摺疊。

本題要求從分子和細胞生物學角度，解釋為什麼衰老會增加癌症風險，重點關注細胞內在機制。需要描述兩種與衰老相關的分子/細胞變化，解釋它們如何促進腫瘤發生/進展，並列舉一種測定生物年齡的方法。

核心觀念： 衰老、癌症、基因組不穩定性、端粒縮短、細胞凋亡、細胞衰老、免疫監視、生物年齡測定。

(A) 兩種與衰老相關的分子或細胞變化

1. 基因組不穩定性增加 (Increased Genomic Instability)
   • 描述： 隨著年齡增長，細胞累積 DNA 損傷的速率增加，而 DNA 修復能力的效率可能下降。這導致基因組中發生更多的突變、染色體畸變（如易位、缺失、擴增）和基因組不穩定性。DNA 損傷的來源包括內源性（如複製錯誤、活性氧 ROS）和外源性（如輻射、化學物質）因素。
2. 端粒縮短 (Telomere Shortening)
   • 描述： 真核生物染色體的線性末端（端粒）在每次 DNA 複製後會因為滯後鏈的複製問題而縮短（儘管有端粒酶的修復，但許多體細胞的端粒酶活性較低）。當端粒縮短到一定程度時，會觸發細胞週期檢查點，導致細胞進入衰老（senescence）或凋亡。
3. 細胞衰老 (Cellular Senescence)
   • 描述： 細胞衰老是一種永久性的細胞週期停滯狀態，通常由 DNA 損傷、端粒縮短、癌基因激活或氧化應激等因素觸發。衰老細胞在形態上會發生變化，並分泌一系列細胞因子、趨化因子和基質金屬蛋白酶，這被稱為衰老相關分泌表型 (Senescence-Associated Secretory Phenotype, SASP)。
4. 粒線體功能障礙 (Mitochondrial Dysfunction)
   • 描述： 隨著年齡增長，粒線體產生活性氧 (ROS) 的能力增強，同時其清除 ROS 的能力下降，導致氧化應激增加。此外，粒線體 DNA (mtDNA) 容易發生突變，且粒線體能量產生效率降低，影響細胞的整體功能。
5. 免疫監視能力下降 (Decline in Immune Surveillance)
   • 描述： 隨著年齡增長，免疫系統的功能會逐漸減弱（免疫衰老，immunosenescence），包括 T 細胞和 NK 細胞的抗腫瘤活性下降，這使得免疫系統難以有效地清除癌變細胞。

我們選擇前兩種作為描述：基因組不穩定性增加 和 端粒縮短。

【答案】 1. 基因組不穩定性增加。2. 端粒縮短。

(B) 衰老相關變化如何促進腫瘤發生/進展

1. 基因組不穩定性增加促進腫瘤發生/進展：
   • 機制： 增加的基因組不穩定性意味著細胞更容易積累導致腫瘤發生的突變（如癌基因激活、抑癌基因失活）。這些突變可能發生在調控細胞生長、分化、凋亡和 DNA 修復的關鍵基因中。
   • 腫瘤促進環境：
     • 突變累積： 頻繁的 DNA 損傷和不完全的修復，使得細胞更容易獲得癌變所需的「驅動突變」（driver mutations）。
     • 染色體不穩定性： 染色體畸變（如染色體數目異常、結構重排）本身也可能導致基因表達失調，促進腫瘤的發生和進展。