愛滋病毒的基因體能夠快速變異，主要是因為病毒的何種特性？

本題觀念：

本題考查的是 人類免疫缺乏病毒 (HIV) 基因體高度變異性的分子機制。HIV 屬於反轉錄病毒 (Retrovirus)，其高突變率 (High mutation rate) 導致病毒在宿主體內快速演化，形成準種 (Quasispecies)，這是造成抗藥性產生及疫苗研發困難的主因。

選項分析

• A. 隨機插入人類染色體 (Random insertion into human chromosomes)：
  • 錯誤。HIV 的 DNA 確實會經由 整合酶 (Integrase) 插入宿主染色體中，這是其複製週期的重要步驟。雖然插入位置可能影響宿主基因表現，但「插入」這個動作本身並非造成 病毒自身基因體 序列快速變異的主因。病毒序列的變異主要發生在 DNA 合成階段。
• B. 帶有特殊的 DNA 水解酵素 (Carries a special DNA hydrolase)：
  • 錯誤。HIV 攜帶的酵素主要包括反轉錄酶 (Reverse Transcriptase, RT)、整合酶 (Integrase) 和蛋白酶 (Protease)。反轉錄酶具有 RNase H 活性（水解 RNA），但並非以「特殊的 DNA 水解酵素」來驅動基因突變。
• C. 反轉錄酶合成 DNA 的精準度（fidelity）不佳：
  • 正確。HIV 的 反轉錄酶 (Reverse Transcriptase, RT) 在將病毒 RNA 轉錄為 DNA 的過程中，缺乏 校讀功能 (Proofreading activity, 即 3'→5' exonuclease activity)。這導致在複製過程中，核苷酸錯配 (Mismatches) 無法被修正。
  • 據估計，HIV RT 的錯誤率約為每次複製 $10^{-4}$ 到 $10^{-5}$ 個鹼基，這意味著每個新的病毒基因體大約都會攜帶一個新的突變。這種「低精準度」(Low fidelity) 是 HIV 基因快速變異、產生抗藥性及免疫逃脫的核心機制。
• D. 蛋白質水解酶無法精準切割合成的病毒蛋白：
  • 錯誤。蛋白酶 (Protease) 的功能是在病毒組裝後，將長鏈的多蛋白 (Polyproteins, 如 Gag 和 Gag-Pol) 切割成具功能的單個蛋白，使病毒成熟 (Maturation)。
  • 如果蛋白酶無法精準切割，通常會導致產生無感染力的缺陷病毒，而非造成基因體的快速變異。蛋白酶本身也是抗愛滋藥物 (Protease Inhibitors) 的標靶，其基因序列的變異（導致抗藥性）根源仍是來自選項 C 的反轉錄錯誤。

答案解析

HIV 病毒基因體能夠快速變異，主要是因為其 反轉錄酶 (Reverse Transcriptase) 在合成 DNA 時缺乏校讀 (Proofreading) 機制，導致複製精準度 (Fidelity) 極低。這使得病毒在每次複製週期中都會累積大量的點突變，進而演化出能抵抗藥物或逃避免疫系統的變異株。

故正確答案為 (C) 反轉錄酶合成 DNA 的精準度（fidelity）不佳。

核心知識點

1. HIV 複製關鍵酵素與功能：
   • 反轉錄酶 (Reverse Transcriptase, RT)：RNA → DNA。特色是 無校讀功能 (No proofreading)，導致 高突變率。
   • 整合酶 (Integrase)：將病毒 DNA 嵌入宿主 DNA。
   • 蛋白酶 (Protease)：切割多蛋白 (Gag-Pol)，負責病毒 成熟 (Maturation)。
2. 準種 (Quasispecies)：由於 RT 的低保真度，感染者體內的 HIV 並非單一序列，而是一群序列極為相似但略有不同的病毒群體。
3. 臨床關聯：高突變率是 HIV 容易產生 抗藥性 (Drug resistance) 的主因，因此治療策略必須採用 雞尾酒療法 (HAART)，同時抑制多個靶點以減少抗藥株存活機率。

參考資料

1. NIH - National Library of Medicine: "The High Cost of Fidelity". HIV reverse transcriptase's notoriously low fidelity is largely responsible for the virus's rapid mutation rate. Source
2. Journal of Virology: "Mutations in HIV-1 Reverse Transcriptase Affect the Errors Made in a Single Cycle of Viral Replication". Source