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3-1 螢光共振能量轉移效率直方圖(FRET efficiency Histogram )

由單分子螢光共振能量轉移的實驗結果繪製的的直方圖中,觀察到欲研究的 10 pM 人類端粒重複序列 (Table 4中有完整序列) ,在使用葡萄糖氧化酶除氧系 統初始pH 為 7.5~7.8,分別存在有不同濃度的鉀離子和鎂離子的條件下,如Figure 23,隨著離子的濃度增加,螢光共振能量轉移的訊號由 Un-folded state(UF,

EFRET~0.3) 逐 漸 轉 變 成 另 外 兩 個 較 高 螢 光 共 振 能 量 轉 移 效 率 的 訊 號 (Folded 下含有相同的緩衝溶液(pH=7.6)以及金屬離子條件的溶液。實驗結果如 Figure 26 顯示,鉀離子與鈉離子條件結與文獻有相同的訊號位置分別為混和型與反平行的

鳥嘌呤四股結構,然而,鎂離子條件卻沒有鳥嘌呤四聚體構形訊號存在也無明顯

在鉀離子條件的實驗結果與GOC 系統相同,有兩種螢光共振能量轉移效率的訊

圖進行不同狀態之間的動力學分析,利用隱馬可夫演算法擬合不同狀態之間的 個和3 個胸腺嘧啶(Thymine,T),如Figure 16(c)和Table 4,T4_HT21,可增加 HT21 折疊時所需的空間,也將螢光共振能量轉移效率往較高空間解析度的範圍調整。

由於螢光共振能量轉移的效率與距離非線性關係,當轉移效率落在邊界值附近時,

對空間的解析度較差,加上分子本身的距離與螢光共振能量轉移效率有相當的分 佈寬度,因此在邊界值可能無法區分距離相近的狀態。為了仔細探究HT21 序列 中F2(EFRET~0.8)狀態,我們加上了不會參與摺疊的數個胸腺嘧啶序列,將螢光染

料分子之間的距離拉長使得轉移效率下降至0.5 附近,希望能增進空間解析度。

重複相同條件在PCD 除氧系統的單分子螢光實驗,從螢光共振能量轉移效 率直方圖(Figure 35)可以明顯的觀察到螢光共振能量轉移效率下降至 0.1、0.3、0.5 和0.6(UF,EFRET~0.1 為 unfolded state,F1,EFRET~0.3、F21,EFRET~0.5、F22,EFRET~0.6 為Folded states)。大約在 10 mM 鉀離子濃度時,已無 Un-folded state 存在全都轉 變成Folded state 而且 F1 (EFRET~0.3)的訊號強度比 F21(EFRET~0.5)與 F22(EFRET~0.6) 36)。再用螢光共振能量轉移效率公式反推 T4_HT21,扣除額外加入的胸線嘧啶 所增加的長度後所對應的FRET 值,T4_HT21 中 F21(EFRET~0.5)與 F22(EFRET~0.6)

造成EFRET~0.3(T4_HT21)所對應構形穩定度提升的原因可能是為了消除立體障礙

額外加入的胸腺嘧啶反而增加鳥嘌呤四聚體在形成的過程中或涉及更複雜的環

境因素互相牽制所造成。此外T4_HT21 在先前所探討的鎂離子條件也出現隨著 離子強度增加螢光共振能量轉移效率產生漂移的相同現象。

從螢光共振能量轉移效率-時間的軌跡圖實驗結果顯示 F21(EFRET~0.5)和

F22(EFRET~0.6)之間有快速轉換現象(Figure 38(a)),將這種快速轉換的軌跡圖在鉀離

子濃度為50 mM 和 200 mM 的條件下進行互相關分析(Cross-correlation ),實驗 結果如(Figure 38(b))利用單一指數遞減進行曲線擬合,得到實驗觀察到的快速變化 訊號具有關聯性,此實驗結果也在 B 細胞淋巴瘤(Bcl2)DNA 序列在生理條件下 進行單分子螢光共振能量轉移實驗中觀察到,此一快速轉換並未經過UF 狀態,

我們推測在反平行的折疊結構下具有兩種或以上的構型,這些構型間可以快速地 互相轉換,是一動態結構而非一個穩定的靜態結構,此一發現對於致力於穩定鳥 嘌呤四股結構的研究,提供了一項重要的參考。

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