CRISPR/Cas9基因編輯方法的建立在生命科學(xué)領(lǐng)域掀起了一場技術(shù)革命，最近科學(xué)家又進(jìn)一步設(shè)計(jì)了新的Cas9融合蛋白，可作為“單堿基編輯器“，作用原理如圖1所示。這種融合蛋白包含dCas9蛋白和大鼠胞苷脫氨酶APOBECI兩部分。dCas9蛋白可以結(jié)合一段sgRNA，這段sgRNA可以引導(dǎo)dCas9蛋白部分與特定的DNA序列結(jié)合。該融合蛋白的另一部分胞苷脫氨酶APOBEC1具有將識別部位特定位置的胞嘧啶轉(zhuǎn)化為尿嘧啶（步驟①）的能力，之后通過DNA復(fù)制或修復(fù)，尿嘧啶被轉(zhuǎn)化成胸腺嘧啶（步驟②）最終實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)單個(gè)堿基的編輯替換。
（1）在上述“單堿基編輯器”中，sgRNA能特異識別某段特定DNA序列的原理是堿基互補(bǔ)配對堿基互補(bǔ)配對，被編輯的靶基因發(fā)生了基因突變基因突變。為了檢測步驟①的編輯效率，科學(xué)家用USER酶（能識別DNA中尿嘧啶并將其切割成短片段）處理編輯后的DNA（染料標(biāo)記），電泳后結(jié)果如圖2，泳道AA代表DNA中的胞嘧啶轉(zhuǎn)化為了尿嘧啶。
（2）科學(xué)家將以上方法用于斑馬魚體內(nèi)基因組DNA的定點(diǎn)單堿基編輯。首先構(gòu)建含特定sgRNA基因和APOBEC1基因和dCas9基因APOBEC1基因和dCas9基因基因的表達(dá)載體；利用顯微注射顯微注射法將體外表達(dá)的RNA導(dǎo)入斑馬魚的受精卵中。在細(xì)胞中經(jīng)過翻譯翻譯形成dCas9和APOBEC1的融合蛋白質(zhì)實(shí)現(xiàn)靶基因的編輯。
（3）已知tyr基因的點(diǎn)突變會導(dǎo)致人體眼白化疾病患者無法正常合成色素。圖3為正常人體部分tyr基因序列和對應(yīng)的氨基酸序列，其中第301位的脯氨酸（P）突變?yōu)榱涟彼幔↙）就會導(dǎo)致眼白化。
①為驗(yàn)證該位點(diǎn)脯氨酸（P）的作用。科學(xué)家找到斑馬魚tyr基因?qū)?yīng)的位點(diǎn)和序列（見圖3）。用上述方法單堿基編輯對應(yīng)脯氨酸位點(diǎn)，將脯氨酸突變?yōu)榻z氨酸，結(jié)果斑馬魚出現(xiàn)了如圖4所示癥狀（箭頭處），該實(shí)驗(yàn)說明脯氨酸是眼部合成色素所必需的脯氨酸是眼部合成色素所必需的。這為治療疾病提供了有效的動物模型。
②若斑馬魚被編輯的堿基為圖3箭頭所示的C堿基，據(jù)圖1和圖3分析絲氨酸的密碼子為UCCUCC。在正常個(gè)體中編碼脯氨酸的密碼子在人體和斑馬魚中卻并不相同，這體現(xiàn)了密碼子的簡并性簡并性。這種特點(diǎn)的存在具有什么意義降低基因突變的多害性降低基因突變的多害性。
【答案】堿基互補(bǔ)配對；基因突變；A；APOBEC1基因和dCas9基因；顯微注射；翻譯；脯氨酸是眼部合成色素所必需的；UCC；簡并性；降低基因突變的多害性
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：63引用：4難度：0.7
相似題
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1．學(xué)習(xí)以下材料，回答（1）～（4）題。
利用抑制性tRNA進(jìn)行無義突變遺傳病的治療
無義突變是由于某個(gè)堿基的改變使代表某種氨基酸的密碼子突變?yōu)榻K止密碼子（UAA、UAG或UGA），從而使肽鏈合成提前終止，造成蛋白質(zhì)的功能改變，引發(fā)相關(guān)疾病。約有10%～15%的人類基因相關(guān)遺傳疾病是由無義突變引發(fā)的。常規(guī)的基因治療是將正?；虻腸DNA序列或是有治療價(jià)值的基因（如CRISPR-Cas9相關(guān)的基因編輯工具）通過一定的方式導(dǎo)入人體靶細(xì)胞內(nèi)，達(dá)到替代或修復(fù)缺陷基因、治療疾病的目的。導(dǎo)入基因插入位置不當(dāng)、過高或過低表達(dá)，都可能會導(dǎo)致副作用。盡管基因編輯可以實(shí)現(xiàn)生理水平的基因表達(dá)，但基因編輯工具引入外源蛋白可能引發(fā)強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)仍然是巨大的挑戰(zhàn)。
抑制性tRNA（sup-tRNA）由天然tRNA改造而來，它的反密碼子通過堿基配對原則可以識別無義突變的終止密碼子，使得mRNA在翻譯至無義突變位點(diǎn)時(shí)不啟動翻譯終止而是繼續(xù)向后進(jìn)行翻譯，獲得有功能的全長蛋白。
I型黏多糖貯積癥的病因，是相關(guān)基因發(fā)生無義突變，產(chǎn)生終止密碼子UAG。研究者構(gòu)建小鼠該突變基因mldua和Flag基因融合的載體（圖1），以及針對該無義突變設(shè)計(jì)的sup-tRNA表達(dá)載體（產(chǎn)生的sup-tRNA能夠識別UAG并攜帶酪氨酸Tyr,簡寫作sup-tRNATyr），將其導(dǎo)入細(xì)胞進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)與具有相似作用的化合物G418比較，sup--tRNA的作用更加顯著（圖2）；進(jìn)一步利用重組腺相關(guān)病毒作為載體將sup-tRNA導(dǎo)入患病小鼠模型中，實(shí)驗(yàn)顯示能夠降低黏多糖過度積存，實(shí)現(xiàn)對該病癥的有效治療，其療效可以持續(xù)半年以上。
從整體來看，G418在促進(jìn)跨越無義突變位點(diǎn)繼續(xù)翻譯時(shí)引入的氨基酸較為隨機(jī)，而sup-tRNA引入的氨基酸較為單一，且不會影響內(nèi)源tRNA穩(wěn)態(tài)，所以sup-tRNA在個(gè)體治療中具有很高的安全性，因而在未來基因突變引起的疾病相關(guān)治療中具有非常大的應(yīng)用前景。
（1）侵染時(shí)，作為載體的重組腺相關(guān)病毒與靶細(xì)胞膜上的發(fā)生識別，引發(fā)內(nèi)吞，進(jìn)入細(xì)胞后釋放單鏈DNA作為模板，利用宿主細(xì)胞的催化合成其互補(bǔ)DNA鏈，再經(jīng)過過程產(chǎn)生sup-tRNA。
（2）除了引入的氨基酸較為單一，不影響內(nèi)源tRNA穩(wěn)態(tài)，我們還可推斷，用于治療的sup-tRNA在正常終止密碼子處（填“能”或“不能”）繼續(xù)往后翻譯，具有很高的安全性。
（3）研究者構(gòu)建mldua突變基因和Flag基因融合的載體，目的是通過檢測來確定是否跨越無義突變位點(diǎn)繼續(xù)向后翻譯。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比于化合物G418，sup-tRNA在促進(jìn)無義突變位點(diǎn)的翻譯方面更加有效，支持這一結(jié)論的依據(jù)是：。
（4）有文獻(xiàn)報(bào)道，已在近1000個(gè)不同的人類基因中發(fā)現(xiàn)了7500多個(gè)無義突變。常規(guī)的基因治療需要為每種疾病設(shè)計(jì)獨(dú)特的治療策略，這將是一項(xiàng)耗費(fèi)驚人的項(xiàng)目。據(jù)此說明sup-tRNA的應(yīng)用價(jià)值。發(fā)布：2025/1/3 8:0:1組卷：26引用：1難度：0.6 -
2．人類基因組計(jì)劃測定了人體的24條染色體，這24條染色體是（ ?。?/h2>
發(fā)布：2024/12/31 0:30:1組卷：112引用：7難度：0.7 -
3．幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分，自然界有些植物能產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶催化幾丁質(zhì)水解從而抵抗真菌感染。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入沒有抗性的植物體內(nèi)，可增強(qiáng)其抗真菌的能力。如圖表示為獲取幾丁質(zhì)酶基因而建立cDNA文庫的過程。
（1）圖示以mRNA為材料通過法獲得cDNA，該方法依據(jù)的原理是，通過這種方法獲得的基因中因缺乏和結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致將其直接導(dǎo)入受體細(xì)胞中不能復(fù)制和表達(dá)。
（2）與選用老葉相比，選用嫩葉更容易提取到mRNA，原因是，且提取RNA時(shí)，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是。
（3）將從cDNA文庫中獲得的幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體用酶和DNA連接處理后連接起來，構(gòu)建基因表達(dá)載體，DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是。發(fā)布：2025/1/5 8:0:1組卷：5引用：1難度：0.7
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