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學習重點 掌握轉錄的材料與方向：RNA 聚合酶利用 DNA 模板合成 RNA，讀取模板的方向為 3′→5′，合成 RNA 的方向為 5′→3′，不需要引子。 辨認真核 mRNA 的主要加工：包括 5′端加帽、剪接及 3′端加上 poly(A) 尾；乙醯化不屬於此處所指的典型 mRNA 成熟步驟。 正確判讀序列與密碼子：先確認 DNA 股別和方向，再判斷互補序列；熟記 AUG 為起始密碼子，以及反密碼子的搖擺配對規則。 區分基因表現的調控層次：鋅指穩定轉錄因子的 DNA 結合結構；miRNA 作用於目標 mRNA，抑制轉譯或促進 mRNA 降解。 核心觀念 一、真核生物的轉錄：需要啟動子，不需要引子 轉錄是以 DNA 為模板合成 RNA 的過程。真核細胞的核內蛋白質編碼基因，主要由 RNA 聚合酶 II轉錄，並需轉錄因子協助起始。啟動子是 DNA 上供轉錄機器辨識、組裝的序列，可協助決定轉錄起始位置與方向。 RNA 聚合酶沿模板股的 3′→5′方向讀取，將核糖核苷酸接到新生 RNA 的 3′端，因此 RNA 以 5′→3′方向延長。RNA 聚合酶能直接起始合成，不需要預先存在的 RNA 引子。 項目性質與功能 RNA 聚合酶催化 RNA 合成的酵素。 DNA 模板提供決定 RNA 鹼基排列的資訊。 啟動子（promoter）DNA 上的序列，供轉錄因子與轉錄機器辨識、組裝。 引子（primer）提供可供聚合酶延伸的 3′-OH；DNA 複製需要，RNA 轉錄不需要。 二、真核 mRNA 的主要加工 真核細胞的前驅 mRNA 通常須經加工，才能成為可供轉譯的成熟 mRNA。加工與轉錄在時間上可有重疊，不必等整條 RNA 轉錄完成才開始。 5′端加帽（capping）：形成含 7-甲基鳥苷的帽狀結構，有助於保護 mRNA、核輸出及轉譯起始。 剪接（splicing）：移除內含子、連接外顯子。選擇性剪接可讓同一基因產生不同的成熟 mRNA。 3′端多腺苷酸化：前驅 mRNA 的 3′端經切割後，由 poly(A) 聚合酶加上 poly(A) 尾，有助於 mRNA 穩定性、核輸出及轉譯。 乙醯化（acetylation）不是上述典型 mRNA 加工項目。組織蛋白乙醯化可改變染色質狀態、影響轉錄，但不可因此將它列入 mRNA 的加帽、剪接或加尾流程。 三、DNA 模板股、編碼股與 mRNA 序列 判讀序列時，先看 5′、3′方向及股別。mRNA 與 DNA 模板股互補且反平行，配對關係為：模板 A 對 RNA U、模板 T 對 RNA A、模板 G 對 RNA C、模板 C 對 RNA G。 若提供的是 DNA 編碼股，將其以 5′→3′方向排列後，對應 RNA 序列與其相同，只須將 T 換成 U。若提供的是以 5′→3′表示的模板股，則須取反向互補序列，不能只逐字換成互補鹼基。 序列種類對應序列 DNA 編碼股5′-ATTCGCAGGCT-3′ DNA 模板股3′-TAAGCGTCCGA-5′ 對應 RNA5′-AUUCGCAGGCU-3′ RNA 序列通常以 5′→3′表示。若選項寫成 3′→5′，必須連同鹼基排列一起反向檢查；不能只看方向標記，也不能認為互補序列就是同一條 RNA。另須注意，含內含子的基因經剪接後，成熟 mRNA 不會與整段編碼股完全一致。 四、起始密碼子與搖擺配對 密碼子是 mRNA 上以 5′→3′讀取的三個連續核苷酸。標準遺傳密碼中，AUG 為起始密碼子，編碼甲硫胺酸；UAA、UAG、UGA 為終止密碼子。起始密碼子用來建立轉譯的讀取框架。 tRNA 反密碼子與 mRNA 密碼子以互補、反平行方式配對。反密碼子的 5′端第一個鹼基對應密碼子的 3′端第三個鹼基，此處容許較有彈性的搖擺配對，因此一種 tRNA 可辨識不只一種密碼子。 反密碼子 5′端鹼基可辨識的密碼子第三位鹼基 I（肌苷，inosine）U、C、A GC、U UA、G 以反密碼子 5′-ICG-3′為例，配對時可先寫成 3′-GCI-5′，其對應密碼子為 5′-CGN-3′。其中 N 可為 A、C、U，故可辨識 CGA、CGC、CGU，但不能辨識 CGG。關鍵是 I 位於反密碼子的 5′端，對應的是密碼子的第三位。 五、鋅指結構與轉錄因子 許多轉錄因子具有鋅指（zinc finger）模體。典型鋅指可藉由鋅離子與半胱胺酸及組胺酸側鏈配位，穩定蛋白質的立體構形，使 DNA 結合結構域得以辨識特定 DNA 序列。 看到「組胺酸、半胱胺酸、穩定轉錄因子構形」這組線索，應聯想到鋅。此處鋅的重點是維持結構；不必推論所有轉錄因子都具有鋅指。 六、miRNA 的轉錄後調控 微小 RNA（miRNA）是參與基因表現調控的非編碼 RNA。成熟 miRNA 進入 RNA 誘導沉默複合體（RISC），藉由鹼基互補辨識目標 mRNA，常作用於其 3′端非轉譯區。 miRNA 可抑制轉譯，也可促進目標 mRNA 去腺苷化、去帽及降解，使蛋白質產量下降。因此，它屬於轉錄後的基因表現調控；當選項為 DNA 合成、轉錄、轉譯及剪接時，應選轉譯層次。miRNA 本身需經轉錄與加工產生，不代表它對目標基因的主要作用層次就是轉錄或剪接。 常考陷阱 將啟動子與引子混為一談：啟動子是 DNA 序列；引子是可供延伸的核酸片段。轉錄需要辨識啟動子，但不需要 RNA 引子。 把乙醯化列入 mRNA 成熟流程：典型加工為加帽、剪接及加 poly(A) 尾。 RNA 選項仍含 T：一般 mRNA 序列使用 U；編碼股轉成對應 RNA 時，必須將 T 換成 U。 只取互補，忽略方向：模板股與 RNA 反平行；模板若以 5′→3′表示，須求反向互補序列。 把 UGA 當起始密碼子：本單元依標準遺傳密碼判斷，AUG 起始，UAA、UAG、UGA 終止。 把搖擺位置放錯端：反密碼子 5′端對密碼子第三位；I 可配 A、U、C，不配 G。 看到 RNA 就選轉錄：miRNA 調控的是目標 mRNA 的轉譯與穩定性，屬轉錄後調控。 記憶口訣 轉錄：「讀模三到五，合成五到三；需要啟動子，不必有引子。」 加工：「頭加帽、內剪接、尾加 A。」 搖擺：「反五對碼三，I 配 A、U、C。」 調控：「鋅穩轉錄因子，微 RNA 壓轉譯。」