第一章 緒論

1.3. 研究目標與策略

建立在 1.2.2 節的實驗結果以及探討上,基於過去觀察 RNA 聚合酶的實驗 中都缺乏 DNA 位點的資訊。因此我們會選定幾個目標基因位點,在觀察 RNA 聚 合酶的分布情形時,同時記錄這些基因位點的位置。雖然我們仍然無法直接觀察 到轉錄工廠內部的基因構造,但如果原核細胞的轉錄工廠假說為真,那麼正在被 旺盛表達的基因附近,應該也會有著較高的機率存在 RNA 聚合酶的聚集團。

而從過去的實驗中也較缺乏討論轉錄行為,具體會帶給 DNA 什麼尺度的力 量。因此我們透過螢光標定目標基因位點的上下游,來觀察當基因旺盛表達或較 不表達的情形下,基因上下游位點的運動情形以及關聯性會不會受到什麼樣尺度 的影響。想像如果基因正在被旺盛轉錄時,RNA 聚合酶及轉錄因子真的會牽動 著基因位點,或者是導致 DNA 的空間結構產生變化,那麼從基因位點的運動行 為上,就可能會受到影響產生改變。而我們也希望能夠透過運動狀態的改變,從 而推導出轉錄行為可能會牽引 DNA 的力量大小。

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圖 1.1 抗生素對類核和 RNA 聚合酶的影響

從圖中我們可以看到,在營養的 LB 培養液中,RNA 聚合酶與類核分布區域大致 相同,但 RNA 聚合酶則會出現數個聚集團在類核的邊緣(如白色箭頭所指)。

當加了氯黴素阻斷細胞的轉譯作用時,類核會變得非常收縮集聚,而當繼續添加 阻止轉錄作用(轉譯也不會進行)的利福平,類核則會呈現舒張擴散開來的狀態。

且當類核出現這樣的行為時,RNA 聚合酶也會跟著出現一樣的響應。因此可以 猜想基因表現或許對類核的組織以及 RNA 聚合酶的分布都會產生影響,只是這 具體的影響機制是什麼,就必須要有更多的證據進行驗證。

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圖 1.2 轉錄工廠的機制

「工廠」裡頭會存在著數個被旺盛表達的基因、許多的 RNA 聚合酶分子和轉錄 因子,而基因就會被拉動在此區域中,不停進行著高效率的轉錄作用。這樣的結 構在細胞中可能會有好幾個,因此如果這個效應真的存在,並且真的足以牽動更 多周圍的基因或 RNA 聚合酶加入到轉錄工廠內,那就可能會對染色體的組織提 供一個很顯著的聚集效應。i. A 基因被旺盛表達,基因周圍存在 RNA 聚合酶等 轉錄因子。ii.和 iii. 在 A 附近晃動,需要被旺盛表達且與 A 具有相同轉錄因子的 B 基因,以及更多的轉錄因子,會開始感受到 A 基因的轉錄場域,逐漸晃到 A 基因周圍一同進行轉錄。iv. 受到 B 基因的拉動,具有相同轉錄因子的 C 基因也 進入轉錄場域,最後也晃到 A 和 B 基因周圍進行轉錄,形成「工廠」。

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在文檔中 基因表現對細菌基因位點的動態行為及相鄰核醣核酸聚合酶空間分布的影響 (頁 17-20)