在細菌的DNA 轉座（transposition）過程中，當轉座子（transposon）插入受體DNA 時，目標位點DNA 序列會如何變化？

本題觀念

轉座（transposition）是轉座子（transposon）從原本位置跳到另一段DNA（受體DNA）上的過程，由轉座酶（transposase）負責執行剪切與接合的動作。本題要考的重點，是轉座子插入受體DNA的目標位點（target site）之後，該處原本的DNA序列會出現什麼樣的變化，而不是問轉座子自身兩端的序列結構。

選項分析

• A. 無變化：轉座酶在目標位點進行交錯切割（staggered cut），會在兩股DNA上留下長度不同的切口，之後經過修補會使目標位點序列增加重複片段，並非維持原狀，故不符合實際機制，此選項錯誤。
• B. 在轉座子插入的兩側，形成相同順序的短重複序列：轉座酶交錯切割後產生帶有黏性末端（sticky ends）的單股缺口，轉座子接合進入缺口後，宿主的DNA聚合酶會依對側模板股填補單股缺口，DNA連接酶再將磷酸骨架封合，這個修補過程會使目標位點原始序列被複製一份，於轉座子兩側各形成一段方向相同、序列相同的短重複序列，稱為目標位點重複（target site duplication, TSD），完全符合實際機制，為本題答案。
• C. 在轉座子插入的兩側，形成相反順序的短重複序列：修補後產生的重複序列方向是相同（direct repeat），並非相反順序；「相反順序」的反向重複序列（inverted terminal repeat, ITR）是轉座子自身兩端的序列特徵，用來讓轉座酶辨識轉座子邊界，並不是插入後宿主目標位點DNA所產生的重複型態，故此選項描述之順序關係錯誤。
• D. 目標位點序列會被刪除：目標位點的宿主DNA並沒有被刪除，而是被複製並保留在轉座子插入處的兩側，形成目標位點重複，此選項所述方向與實際機制相反，故不符合實際機制。

答案解析

本題答案為B。轉座子插入受體DNA的機制關鍵在於「交錯切割＋修補」：轉座酶先在目標位點的雙股DNA上進行交錯切割，產生帶有短單股突出端的缺口，轉座子本體接合進入這個缺口之後，兩側會各留下一小段單股空隙；此時宿主細胞的DNA聚合酶會以對側完整股為模板，把這段單股空隙補齊成雙股，DNA連接酶最後封合磷酸骨架。這樣的修補流程，使目標位點原本的一小段序列被複製成兩份，分別出現在轉座子插入處的兩側，且方向相同，這就是所謂的目標位點重複（TSD）。TSD的長度依轉座子種類而固定，例如某些MITE元件產生2個鹼基對，其他家族則可產生數個至十餘個鹼基對不等，幾乎所有已知DNA轉座子與部分反轉錄轉座子（retrotransposon）插入時都會產生這種現象，是判斷轉座事件是否發生的重要分子標記。

核心知識點

準備這類題目時，務必分清楚兩種容易混淆的重複序列：目標位點重複（target site duplication, TSD）是插入處「宿主DNA」因交錯切割修補而新增的方向相同重複序列，長度因轉座子種類而異；反向末端重複序列（inverted terminal repeat, ITR）則是轉座子「自身」兩端本來就有的序列，供轉座酶辨識轉座子邊界所用，兩者位置與來源完全不同。記住「TSD在宿主、方向相同」、「ITR在轉座子本身、方向相反」，就能正確回答這類轉座機制的題目。

參考資料

1. Wikipedia: Transposable element. https://en.wikipedia.org/wiki/Transposable_element
2. Wikipedia: DNA transposon. https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_transposon
3. Wikipedia: Direct repeat. https://en.wikipedia.org/wiki/Direct_repeat
4. Transposable elements and the evolution of eukaryotic genomes. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC1693792/
5. Tn5/IS50 target recognition (PNAS). https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.95.18.10716