真核細胞RNA 聚合酶Ⅱ（RNA polymerase Ⅱ）會辨認位於轉錄起始位置（transcription start site）上游約30 base pairs 的啟動子（promoter），下列何者為最常出現於啟動子的DNA 序列？

本題觀念：

本題考查的是**真核生物轉錄起始（Eukaryotic Transcription Initiation）中的核心啟動子元件（Core Promoter Elements）**及其位置。核心啟動子是 RNA 聚合酶 II（RNA Polymerase II）結合併組裝轉錄起始複合物（Pre-initiation Complex, PIC）的區域。

選項分析

• A. TRE（GAGGGACGTACCGCA）：

  • 錯誤。TRE 通常指 TPA Response Element（TPA 反應元件），其共有序列通常為 TGAGTCA，結合 AP-1 轉錄因子；或指 Thyroid Hormone Response Element（甲狀腺素反應元件）。
  • 題目給出的序列 GAGGGACGTACCGCA 看似包含某些特定模體（如 ACGT），但並非位於轉錄起始點上游 -30 bp 的通用核心啟動子序列。TRE 這類反應元件通常位於更上游的增強子（Enhancer）或近端啟動子區域，負責調節轉錄效率，而非決定轉錄起始點的定位。

• B. GC box（GGGCGG）：

  • 錯誤。GC box 的共有序列為 GGGCGG，通常位於轉錄起始點上游約 -40 到 -110 bp（甚至更遠）的區域。
  • 它主要結合轉錄因子 Sp1，常見於管家基因（housekeeping genes）的啟動子中，有些缺乏 TATA box 的基因會富含 GC box，但其位置並非典型的 -30 bp。

• C. TATA box（TATAAAA）：

  • 正確。TATA box（Hogness box）是真核生物最經典的核心啟動子元件，其共有序列為 TATAAAA。
  • 位置：它通常位於轉錄起始點（Transcription Start Site, TSS）上游約 25 到 30 bp（即 -25 ~ -30 位置）。
  • 功能：TATA box 被一般轉錄因子 TFIID 中的 TBP（TATA-binding protein） 專一性辨識與結合。這是組裝轉錄起始複合物的第一步，它負責定位 RNA 聚合酶 II，決定轉錄開始的精確位置。儘管嚴格來說是 TBP 先結合，但考題常以「RNA 聚合酶 II 辨認/結合」來描述整個起始機器的運作。

• D. Octamer（ATTTGCAT）：

  • 錯誤。Octamer motif（八聚體模體）的序列為 ATTTGCAT（或 ATGCAAAT），結合 Oct 家族轉錄因子（如 Oct-1, Oct-2）。
  • 它通常存在於免疫球蛋白（Immunoglobulin）基因的啟動子或增強子中，也見於許多其他基因（如組蛋白 H2B），位置變異較大，主要作為調節元件，而非位於 -30 bp 的通用核心定位元件。

答案解析

真核細胞的 RNA 聚合酶 II 需要依賴核心啟動子元件來定位轉錄起始點。其中，位於轉錄起始位置上游約 25-30 base pairs 的序列被稱為 TATA box，其序列富含 T 與 A（consensus sequence 為 TATAAAA）。此區域是轉錄前起始複合物（PIC）組裝的錨點，對於決定轉錄起始的精確位置至關重要。

因此，最符合題目描述（位於上游約 30 bp）的序列是 (C) TATA box。

核心知識點

考生應熟記真核生物 RNA Polymerase II 啟動子的常見元件及其相對位置：

1. TATA Box：位於 -25 ~ -30 bp，序列 TATAAAA，結合 TBP（TFIID 的次單元），決定轉錄起始點（TSS）。
2. BRE (TFIIB Recognition Element)：位於 TATA box 的緊鄰上游或下游，結合 TFIIB。
3. Inr (Initiator)：位於轉錄起始點（+1），包含 TSS。
4. DPE (Downstream Promoter Element)：位於 +30 bp 左右，常見於沒有 TATA box 的啟動子。
5. CAAT Box：位於 -75 ~ -80 bp，結合 CTF/NF1 等因子，增加轉錄效率。
6. GC Box：位於 -40 ~ -110 bp（或更遠），序列 GGGCGG，結合 Sp1。

參考資料

1. Wikipedia - TATA box: "In mammals, the TATA box is located 30 base pairs upstream of the transcription start site." Link
2. NCBI Bookshelf - Eukaryotic Transcription: Describes promoters including TATA box (-25 to -30), CAAT box (-80), and GC box.