113年:醫學一(2)

單股DNA的結構相當有彈性,可自我纏繞為多股的特殊構型以進行基因表達的調控。目前已知在端粒(telomere)鳥嘌呤(guanine)含量較高之單股DNA以下列何種結構穩定存在於細胞內?

A雙股DNA結構
B三股DNA結構
C四股DNA結構
D五股DNA結構

詳細解析

本題觀念:

本題核心觀念在於端粒 (Telomere) 的特殊結構與 G-四鏈體 (G-quadruplex, G4) 的形成。

端粒位於真核生物染色體末端,由重複的 DNA 序列組成(人類為 TTAGGG)。雖然大部分端粒呈現雙股結構,但在最末端會有一段富含鳥嘌呤 (Guanine-rich) 的 3' 單股突出 (3' overhang)。這段富含 G 的單股 DNA 具有高度彈性,能夠自我摺疊,利用鳥嘌呤之間的特殊氫鍵(Hoogsteen hydrogen bonding)形成穩定的四股結構,即 G-四鏈體。

選項分析

  • (A) 雙股DNA結構 (Double-stranded DNA):這是染色體 DNA 的主要結構形式(Watson-Crick 配對),但題目特別強調是「單股 DNA」、「富含鳥嘌呤」且「自我纏繞」形成的特殊構型。雖然端粒大部分區域是雙股,但其末端單股突出形成的特殊穩定結構並非標準雙股螺旋。
  • (B) 三股DNA結構 (Triple-stranded DNA):三股 DNA (如 H-DNA) 通常發生在富含嘌呤或嘧啶的序列中,由第三股 DNA 嵌入雙螺旋的大溝形成。雖然 DNA 可以形成三股結構,但端粒富含 G 的序列最特徵性的結構是四股的 G-quadruplex。
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