科學家卡彭蒂娜和杜德娜發(fā)現(xiàn),細菌中存在清除入侵病毒 DNA 的功能系統(tǒng),并發(fā)明了 CRISPR/Cas9 基因編輯技術,因此獲得 2020 年諾貝爾化學獎。該系統(tǒng)主要包含向導 RNA(sgRNA)和Cas9 蛋白兩部分,sgRNA 能特異性識別結合特定的 DNA 序列,從而引導 Cas9 蛋白到相應位置剪切 DNA,最終實現(xiàn)對靶基因序列定點編輯,其工作原理如圖 1所示??蒲腥藛T通過誘變得到喪失剪接功能的 dCas9,并建構 CRISPR/dCas9 系統(tǒng),保留了sgRNA引導進入基因組的能力;dCas9 與 VP64、P65 等轉錄激活因子融合,形成的 dCas9-SAM 可用于基因調控等研究。
(1)CRISPR/Cas9系統(tǒng)能精準識別相關基因,依據的原理是 sgRNA與目標DNA 發(fā)生 堿基互補配對堿基互補配對;Cas9 蛋白可催化 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵(填化學鍵名稱)水解,剪切特定 DNA 片段。CRISPR/Cas9 系統(tǒng)廣泛存在于細菌等原核生物中的生理意義是 防止外源基因插入和表達,保證原核生物自身安全和遺傳穩(wěn)定防止外源基因插入和表達,保證原核生物自身安全和遺傳穩(wěn)定。
(2)將 OCT4、KLF4、MYC及SOX2 四個基因的 sgRNA 序列串聯(lián)成的sgRNA質粒和 dCas9-SAM質粒與磷脂等混合,形成包埋 DNA 脂質體,將脂質體加入細胞系 MCF7的細胞培養(yǎng)皿中,即可將外源 DNA 導入細胞中。24h后通過添加 抗生素G418和嘌呤霉素抗生素G418和嘌呤霉素篩選并進行單細胞培養(yǎng)即可得到基因編輯后的細胞。此過程須在37℃,氣體環(huán)境為 95%空氣加5%CO2的混合氣體95%空氣加5%CO2的混合氣體的細胞培養(yǎng)箱中進行。該實驗通過4種 sgRNA 對 MCF7 細胞進行基因編輯,可實現(xiàn)多基因 同時調控(或表達)同時調控(或表達)的目的。
(3)實驗發(fā)現(xiàn),CRISRP/Cas9 基因編輯技術有時存在編輯對象出錯而造成“脫靶“,sgRNA 的序列長短影響成功率,序列越短,脫靶率越高。分析脫靶最可能的原因:非基因編輯對象也可能含有與sgRNA配對的堿基序列,造成sgRNA選錯對象與之錯誤結合而脫靶非基因編輯對象也可能含有與sgRNA配對的堿基序列,造成sgRNA選錯對象與之錯誤結合而脫靶。
(4)為了獲得某水稻品種的不育系,研究人員利用 Cas9 蛋白對該品種的 TMS5 基因進行編輯。首先從水稻組織中提取總RNA,經逆轉錄獲得總 cDNA,然后通過PCR技術可準確擴增出 TMS5 基因,原因是 加入的特定引物能與總cDNA中TMSS基因特異性結合加入的特定引物能與總cDNA中TMSS基因特異性結合。在篩選出成功導入 TMS5 基因表達載體的水稻愈傷組織后,經多代培養(yǎng)仍能提取出TMS5 基因,你認為 TMS5 基因是否已成功轉化?說明你的觀點及理由:不一定,轉化是指目的基因成功導入受體細胞并穩(wěn)定存在和表達,僅提取到TMS5基因不能說明它能否正常表達不一定,轉化是指目的基因成功導入受體細胞并穩(wěn)定存在和表達,僅提取到TMS5基因不能說明它能否正常表達。
【考點】基因工程的操作過程綜合.
【答案】堿基互補配對;磷酸二酯鍵;防止外源基因插入和表達,保證原核生物自身安全和遺傳穩(wěn)定;抗生素G418和嘌呤霉素;95%空氣加5%CO2的混合氣體;同時調控(或表達);非基因編輯對象也可能含有與sgRNA配對的堿基序列,造成sgRNA選錯對象與之錯誤結合而脫靶;加入的特定引物能與總cDNA中TMSS基因特異性結合;不一定,轉化是指目的基因成功導入受體細胞并穩(wěn)定存在和表達,僅提取到TMS5基因不能說明它能否正常表達
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:23引用:3難度:0.7
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