關於轉譯作用中wobble hypothesis的敘述，下列何者正確？

本題觀念：

本題考查的是分子生物學中轉譯作用（Translation）的搖擺假說（Wobble Hypothesis）。

在蛋白質合成過程中，mRNA 的密碼子（codon）與 tRNA 的反密碼子（anticodon）會進行互補配對。此配對遵循反向平行（antiparallel）原則。搖擺假說由 Francis Crick 於 1966 年提出，解釋了為什麼 61 種編碼胺基酸的密碼子不需要 61 種 tRNA 來對應，以及為什麼遺傳密碼具有簡併性（degeneracy）。

其核心概念在於：

1. 嚴格配對區：mRNA 密碼子的第 1、2 個鹼基（5'端）與 tRNA 反密碼子的第 3、2 個鹼基（3'端）必須進行嚴格的 Watson-Crick 配對（A-U, G-C）。
2. 搖擺區（Wobble Position）：mRNA 密碼子的**第 3 個鹼基（3'端）與 tRNA 反密碼子的第 1 個鹼基（5'端）**之間的配對較為寬鬆，允許非標準的鹼基配對（如 G-U 配對，或 Inosine 與 A/U/C 配對）。

選項分析

• A. tRNA密碼子（codon）之3'端與mRNA反密碼子（anticodon）之5'端可有超過一種鹼基配對方式

  • 錯誤。首先名詞使用錯誤，tRNA 上的是反密碼子（anticodon），mRNA 上的是密碼子（codon）。

• B. tRNA密碼子（codon）之5'端與mRNA反密碼子（anticodon）之3'端可有超過一種鹼基配對方式

  • 錯誤。同選項 A，名詞定義顛倒（tRNA 應為反密碼子）。

• C. tRNA反密碼子（anticodon）之3'端與mRNA密碼子（codon）之5'端可有超過一種鹼基配對方式

  • 錯誤。雖然名詞正確且方向對應正確（反向平行），但此處描述的是 mRNA 密碼子的第 1 個位置（5'端）對應 tRNA 反密碼子的第 3 個位置（3'端）。根據搖擺假說，這個位置必須進行嚴格的標準配對，不允許搖擺（Wobble）。

• D. tRNA反密碼子（anticodon）之5'端與mRNA密碼子（codon）之3'端可有超過一種鹼基配對方式

  • 正確。
    1. 位置對應：mRNA 密碼子的 3' 端（第 3 個鹼基）對應 tRNA 反密碼子的 5' 端（第 1 個鹼基）。
    2. 搖擺現象：這正是搖擺假說發生的位置。由於 tRNA 反密碼子 5' 端的空間結構限制較小，可以與 mRNA 密碼子 3' 端的多種鹼基進行配對。例如：
       • tRNA 5' 端的 G 可以配對 mRNA 3' 端的 C 或 U。
       • tRNA 5' 端的 I (Inosine, 次黃嘌呤) 可以配對 mRNA 3' 端的 A, U 或 C。
    3. 這種機制使得一種 tRNA 可以辨識多種同義密碼子（Synonymous codons）。

答案解析

正確答案為 D。

解析總結： Wobble hypothesis 發生在 mRNA codon 的 3' 端 與 tRNA anticodon 的 5' 端。此處的空間自由度較大，允許非標準鹼基配對（如 G-U, I-A/U/C），解釋了遺傳密碼的簡併性（Degeneracy），即一種胺基酸可由多個密碼子編碼，且細胞內所需的 tRNA 種類少於 61 種。

核心知識點

1. 配對方向性：mRNA (5'→3') 與 tRNA (3'←5') 為反向平行結合。
2. 搖擺位置 (Wobble Position)：
   • mRNA：3' 端（第 3 個鹼基）。
   • tRNA：5' 端（第 1 個鹼基）。
3. 常見搖擺配對規則（tRNA 5' → mRNA 3'）：
   • G → C, U
   • C → G (僅一種，無搖擺)
   • A → U (極少見，通常 A 會被修飾為 I)
   • U → A, G
   • I (Inosine) → A, U, C (最廣泛的搖擺)
4. 生理意義：節省細胞能量（不需要為 61 個密碼子製造 61 種 tRNA）、增加轉譯容錯率（第三位鹼基突變常不改變胺基酸，即沈默突變）。

參考資料

1. Crick F.H. (1966). Codon-anticodon pairing: the wobble hypothesis. Journal of Molecular Biology.
2. Lodish, H., et al. Molecular Cell Biology. Section 4.4: The Mechanism of Translation.
3. National Center for Biotechnology Information (NCBI) Bookshelf: The Wobble Hypothesis.