110年:醫學一(2)

有關拓樸異構酶( topoisomerase )功能的敘述,下列何者正確?

A打開 DNA,並催化磷酸雙酯鍵的斷裂與接合,以紓緩 DNA 纏繞的壓力
B結合並保護染色體尾端 DNA ,使其不易被水解
C修飾組蛋白( histone ),以穩定染色體之結構
D幫助致癌基因之轉譯後修飾

詳細解析

本題觀念:

本題考查的是 拓撲異構酶 (Topoisomerase) 的核心生化功能與作用機制。

拓撲異構酶是一類負責解決 DNA 在複製、轉錄或染色體分離過程中產生的「拓撲學問題」(如超螺旋 supercoiling、纏繞 knotting、連鎖 catenation)的酵素。DNA 的雙螺旋結構在被解開(例如由 Helicase 解旋)時,會在其前方產生極大的扭力(Torsional stress)和超螺旋,若不消除這些壓力,DNA 複製將無法繼續進行。

選項分析

  • A. 打開 DNA,並催化磷酸雙酯鍵的斷裂與接合,以紓緩 DNA 纏繞的壓力 (正確)
    • 機制:拓撲異構酶透過活性位點上的酪胺酸(Tyrosine)殘基攻擊 DNA 骨架上的磷酸基團,暫時性地切斷 磷酸雙酯鍵 (Phosphodiester bond)
    • 過程
      1. 斷裂 (Cleavage):形成酵素-DNA 共價中間體(enzyme-DNA covalent intermediate),切斷 DNA 鏈(第一型切斷單股,第二型切斷雙股)。
      2. 通過 (Passage):允許另一股 DNA 鏈穿過此缺口,從而改變 DNA 的拓撲結構(linking number

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