高考申論題
109年
[衛生技術] 生物技術學
第 一 題
📖 題組：
某生物技術公司計畫以蛋白質A為標的分子，製造專一性抗體（anti-A antibody）開發具特異性之抗移植排斥藥物。為生產具有優良功效的抗體，該公司先從細胞中選殖（clone）蛋白質A的基因，利用重組基因工程技術生產、大量製造並純化蛋白質A，作為製造蛋白質A單株抗體（monoclonal antibody）的抗原。試回答下列問題：
某生物技術公司計畫以蛋白質A為標的分子，製造專一性抗體（anti-A antibody）開發具特異性之抗移植排斥藥物。為生產具有優良功效的抗體，該公司先從細胞中選殖（clone）蛋白質A的基因，利用重組基因工程技術生產、大量製造並純化蛋白質A，作為製造蛋白質A單株抗體（monoclonal antibody）的抗原。試回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (一)
說明選殖蛋白質A所需之完整模板基因序列（template DNA）的重要步驟。（5分）
思路引導 VIP
題目的目標是將真核細胞的蛋白質A基因選殖出來用於重組表現。思考關鍵：真核生物的染色體DNA含有內含子（intron），直接拿來表現會產生錯誤的蛋白。因此，必須取得「成熟的mRNA」再轉成「cDNA」作為模板。步驟需包含：萃取RNA $\to$ 反轉錄為cDNA $\to$ 透過PCR擴增。 *註：雖然題幹沒明確說是人類，但前一題說是人類蛋白A，且為抗體藥物標的，故預設為真核基因。
小題 (二)
該公司預計將所選殖的模板基因剪接到下圖所示載體（vector），大量表現並純化蛋白質A。請問應將所選殖的模板基因剪接插入載體的那一區段？並說明在設計操作此基因重組剪接過程中，欲成功表現大量蛋白質A所必須考慮的重要因素。（5分）
思路引導 VIP
觀察題目文字描述的載體圖譜特徵（包含T7 promoter, Lac O, RBS, MCS, TEV, His, Stop, AmpR等）。
- 插入位置：多倍複製位點（MCS, Multiple Cloning Site）。這題圖譜顯示MCS裡有限制酶切位（如BseR I, Rsr II, Mlu I）。
小題 (三)
該公司在常見的蛋白質純化方法中，應選擇那一種蛋白質純化技術原理，方能最簡便且有效分離純化到高純度的蛋白質A？並試述該技術之原理、關鍵材料與步驟流程。（10分）
思路引導 VIP
從上一題的載體圖譜已經知道，這個載體會加上一段「His-tag（組胺酸標籤）」。因此，最簡便有效的純化方法絕對是「固定化金屬親和層析法（IMAC）」。
- 技術原理：His-tag上的組胺酸（Histidine）含有咪唑環，能與過渡金屬離子（如Ni2+ 或 Co2+）產生配位鍵結合。
小題 (四)
該公司另外將構築完成已攜帶蛋白質A完整基因序列的上述載體殖入大腸桿菌，嘗試利用大腸桿菌表現蛋白質A。假設蛋白質A可在大腸桿菌表現，也可經蛋白質純化過程獲得足量的蛋白質A，但卻發現純化的蛋白質A喪失其應有的功能。試述利用大腸桿菌所製造純化之蛋白質A喪失其功能的可能原因。（5分）
思路引導 VIP
這是一道探討原核表現系統限制的經典題。題目指出目標蛋白是作為「抗原」使用的人類蛋白質A（真核蛋白），放進「大腸桿菌（原核細胞）」表現，雖然量夠但卻無功能。 為什麼真核蛋白在原核系統會失去功能（失去正確立體構型）？