主要用於解碼mRNA 上起始密碼子（initiation codon）的胺醯-tRNA（aminoacyl-tRNA），在原核生物及真核生物中分別為下列何者？

本題觀念：

本題考查的是**轉譯作用（Translation）中，原核生物與真核生物在起始步驟（Initiation）**上的關鍵差異，特別是針對起始密碼子（Start codon, 通常為 AUG）所攜帶的特定胺基酸形式。

選項分析

• 原核生物（Prokaryotes）：

  • 在原核生物（如大腸桿菌）中，轉譯起始時，起始密碼子（AUG）會被一種特殊的 tRNA 識別，該 tRNA 攜帶的是N-甲醯甲硫胺酸（N-formyl-methionine, fMet）。
  • 這種特殊的 tRNA 稱為 fMet-tRNA$_f^{Met}$。
  • 甲醯化（Formylation）發生在甲硫胺酸被裝載到 tRNA 上之後，目的是為了標記這是多肽鏈的起始端（N-端），並封閉氨基基團以防止與其他氨基酸形成肽鍵（除了與下一個氨基酸的羧基端反應）。
  • 若 AUG 出現在 mRNA 的中間位置（非起始），則會由另一種攜帶普通甲硫胺酸的 tRNA（Met-tRNA$_m^{Met}$）來識別。

• 真核生物（Eukaryotes）：

  • 在真核生物的細胞質轉譯中，起始密碼子同樣是 AUG，但起始 tRNA 攜帶的是未被修飾的甲硫胺酸（Methionine, Met）。
  • 雖然攜帶的是普通甲硫胺酸，但真核生物仍使用一種專門的起始 tRNA（稱為 Met-tRNA$_i^{Met}$ 或 tRNA$_i^{Met}$）來區別於負責延伸步驟的 Met-tRNA$_e^{Met}$。
  • 注意：真核細胞中的粒線體（Mitochondria）和葉綠體由於起源於細菌（內共生假說），它們內部的轉譯機制類似原核生物，使用的是 N-formyl-Met。但在一般討論真核生物細胞質的蛋白質合成時，標準答案為 Met-tRNA。

選項比對：

• (A) Met-tRNA；N-formyl-Met-tRNA：順序顛倒，前者應為真核，後者為原核。
• (B) N-formyl-Pro-tRNA；Pro-tRNA：起始胺基酸為甲硫胺酸（Met），並非脯胺酸（Pro）。
• (C) N-formyl-Met-tRNA；Met-tRNA：正確。原核生物使用 N-甲醯甲硫胺酸（fMet），真核生物使用甲硫胺酸（Met）。
• (D) Met-tRNA；Met-tRNA：原核生物的起始胺基酸具有甲醯基修飾，故前半部分錯誤。

答案解析

原核生物的轉譯起始複合物使用 N-formyl-Met-tRNA 來識別起始密碼子 AUG；而真核生物的細胞質核糖體則使用專門的 Met-tRNA（起始 tRNA 攜帶未修飾的甲硫胺酸）。因此，正確選項為 (C)。

核心知識點

1. 起始胺基酸差異：
   • 原核生物：N-formyl-Methionine (fMet)。相關構造：Shine-Dalgarno sequence (RBS)。
   • 真核生物：Methionine (Met)。相關構造：5' Cap、Kozak sequence。
2. 免疫學關聯：由於人體細胞質合成蛋白不使用 fMet，因此 N-formyl-methionine (fMet) 對人類免疫系統而言是一種病原相關分子模式（PAMP）。當細菌感染釋放 fMet 胜肽時，會強烈吸引嗜中性球（Neutrophils）進行趨化作用（Chemotaxis），這是先天免疫的重要機制。
3. 例外：真核生物的粒線體轉譯系統使用 fMet，支持了內共生假說。

參考資料

1. Translation in prokaryotes and eukaryotes - Khan Academy
2. Prokaryotic vs Eukaryotic Translation - Biology LibreTexts
3. N-Formylmethionine - Bionity