在錯誤配對修復（ mismatch repair ）過程中，大腸桿菌是利用何種機制來標記模板股 DNA，以作為 DNA修復辨識？
詳細解析
本題觀念：
本題考點為大腸桿菌（E. coli）的 DNA 錯配修復（Mismatch Repair, MMR）機制，特別是關於**股別辨識（Strand Discrimination）**的原理。
在 DNA 複製過程中，聚合酶偶爾會發生錯誤（如鹼基配對錯誤）。修復系統必須能區分哪一條是正確的「模板股（Parental strand）」，哪一條是含有錯誤的「新合成股（Daughter strand）」。在大腸桿菌中，這一區分機制依賴於 DNA 的甲基化（Methylation）狀態。
選項分析
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A. 將胸腺嘧啶（thymine）上的甲基移除： 錯誤。胸腺嘧啶（T）本身結構上就含有一個甲基（它是 5-methyluracil），這是正常的 DNA 鹼基結構，並非用於標記新舊股的修復信號。此外，錯配修復機制並不涉及移除 T 上的甲基。
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B. 在尿嘧啶（uracil）上進行甲基化，轉變成胸腺嘧啶（thymine）： 錯誤。這描述的是胸腺嘧啶的生物合成過程（從 dUMP 轉變為 dTMP），或者是在修復含尿嘧啶的 DNA 時可能涉及的概念，但這與錯配修復系統如何「辨識模板股」無關。
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C. 在腺嘌呤（adenine）上進行甲基化： 正確。
- 機制：大腸桿菌擁有一種酵素稱為 Dam methylase（DNA adenine methylase）。
- 標記位點：它會辨識特定的 GATC 序列，並將其中的**腺嘌呤（Adenine）**的 N6 位置加上甲基（形成 6-methyladenine）。
- 半甲基化狀態：DNA 複製剛完成時，模板股已經被甲基化，但新合成股尚未被甲基化，這種狀態稱為半甲基化（Hemimethylated）。
- 修復辨識：錯配修復蛋白（MutS, MutL, MutH）利用這個時間差，辨識出未被甲基化的那股即為新合成股（含有錯誤的那股），進而進行切除與修復。因此，腺嘌呤的甲基化是標記模板股的關鍵信號。
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D. 在胞嘧啶（cytosine）上進行甲基化： 錯誤。雖然大腸桿菌體內確實有另一種甲基化酶 Dcm methylase 會將胞嘧啶甲基化（形成 5-methylcytosine），但這主要與限制修飾系統（Restriction-Modification system）或基因調控有關，並不是錯配修復系統（MMR）用來區分新舊股的信號。
答案解析
大腸桿菌的錯配修復系統（Mismatch Repair System）依賴 Dam methylase 對 GATC 序列中的 Adenine（腺嘌呤） 進行甲基化來區分模板股與新合成股。MutH 蛋白會特異性地切斷未甲基化（新合成）的 DNA 股，從而保留甲基化的模板股作為正確訊息的來源。因此，正確答案為 (C) 在腺嘌呤（adenine）上進行甲基化。
核心知識點
- 關鍵酵素：Dam methylase (DNA adenine methylase)。
- 辨識序列：
5'-GATC-3'。 - 標記鹼基：腺嘌呤 (Adenine, A)。
- 區分原理：利用複製後的短暫**半甲基化（Hemimethylated）**狀態。模板股為甲基化（Methylated），新股為未甲基化（Unmethylated）。
- 相關蛋白：
- MutS：辨識錯配鹼基。
- MutL：連接 MutS 與 MutH。
- MutH：具內切酶活性，辨識半甲基化的 GATC 位點，切斷未甲基化的新股。
- UvrD：解旋酶，協助移除錯誤片段。