利用單分子操控術進行限制性內切核酸酶EcoRI之力化學反應速率定量量測

限制性內切核酸酶 (restriction endonuclease) 是由細菌體內所發現，可將外源入侵的DNA片段精準地切除。因此利用限制性內切核酸酶的特性來酶切雙股DNA (double-stranded DNA) 特殊序列，是近年來重要的分子技術。由於傳統的分子生物技術無法直接觀察限制性內切酶酶切DNA的過程，本研究將利用單分子生物技術搭配螢光顯微系統，觀察限制性內切核酸酶EcoRI在空間中如何移動尋找?軵NA上的特殊位點。當DNA兩端分別與乳膠珠結合後，使用光鉗系統將乳膠珠箝制並將乳膠珠向下拉至蓋玻片表面固定。再利用微量注射幫浦將與量子點(quantum dots)結合的限制性內切核酸酶(EcoRI)送入觀測區，即可用倒立式螢光顯微鏡觀察EcoRI在空間中移動的行為。從實驗結果中得知，對?軵NA施予1 pN以及14 pN的拉力來觀察QD-EcoRI的移動軌跡，發現施予1 pN的力量時，QD-EcoRI結合上辨識位點後所產生的位移變化量較大，?軵NA仍可在兩個乳膠珠間進行小幅度的擺盪。而施予14 pN的力量時所產生的位移變化量較小。從14 pN的X-Y-T圖中可很清楚的觀察到當QD-EcoRI結合至位點後，會對於所處的位置進行X方向小幅度的移擺盪，並隨著結合時間的增加而減少擺盪；Y方向的位移變化量則是QD-EcoRI隨著?軵NA擺盪而產生的位移量。實驗中又利用EDTA溶液進入QD-EcoRI的微通道後，成功可觀察到QD-EcoRI與?軵NA由結合狀態過渡到解離狀態的反應過程。