病毒侵染植物細胞后進行增殖,植物利用基因沉默機制抑制病毒的增殖。但多數(shù)病毒自身可編碼抑制子以打破植物的基因沉默防衛(wèi)反應。根據(jù)基因沉默原理,科研人員獲得了使黃瓜花葉病毒相關基因沉默的轉(zhuǎn)基因煙草。請回答下列相關問題:
(1)黃瓜花葉病毒(CMV)的遺傳物質(zhì)為RNA,可編碼B蛋白打破植物對病毒的基因沉默。
①提取CMV的總RNA,通過 逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄獲得cDNA,設計與 與B基因上下游堿基互補配對與B基因上下游堿基互補配對的引物,通過 PCRPCR擴增B基因。
②用 限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶將B基因反向接入Ti質(zhì)粒,構建表達載體。利用 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法法將其導入受體細胞,獲得T0代B基因沉默的轉(zhuǎn)基因煙草植株。對T0代株系B基因進行DNA檢測,電泳結果如圖1所示:
根據(jù)圖示結果判斷 1、2、3、4、51、2、3、4、5個體為轉(zhuǎn)(B)基因煙草。
③轉(zhuǎn)基因煙草的抗病性檢測:將 黃瓜花葉病毒黃瓜花葉病毒接種于T0代轉(zhuǎn)基因植株,以葉片病斑的程度作為抗病參數(shù),發(fā)現(xiàn)抗病植株:感病植株約為2:3。
(2)研究人員進一步檢測了不同株系的病毒含量,結果如表所示:
T0代轉(zhuǎn)基因煙草植株接種CMV后的Tas-ELSA檢測(OD405)
株系 | 轉(zhuǎn)基因抗病煙株 | 轉(zhuǎn)基因感病煙株 | CK+ | CK- |
A | 0.102 | 0.372 | 0.428 | 0.096 |
B | 0.132 | 0.461 | 0.521 | 0.114 |
C | 0.119 | 0.362 | 0.47 | 60.092 |
D | 0.124 | 0.407 | 0.384 | 0.107 |
E | 0.107 | 0.352 | 0.406 | 0.116 |
平均值 | 0.117 | 0.391 | 0.443 | 0.105 |
①依據(jù)表中數(shù)據(jù)分析,T0代植株出現(xiàn)抗病性狀的原因
抑制病毒的增殖
抑制病毒的增殖
。②對T0代轉(zhuǎn)基因抗病煙株進一步研究發(fā)現(xiàn):反向?qū)氲腂基因在宿主細胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄合成小分子雙鏈RNA(dsRNA),被宿主細胞識別并啟動一系列同源RNA降解程序,過程如圖2所示:請分析T0代陽性植株出現(xiàn)抗病性狀的分子機理:
T0代陽性植株的B基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物dsRNA在核酶作用下降解(產(chǎn)生siRNA),單鏈siRNA與RISC復合體結合,因為siRNA能與病毒RNA堿基互補配對(B基因與病毒RNA具有同源性),RISC復合體催化病毒RNA水解,從而表現(xiàn)出病毒抗性
T0代陽性植株的B基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物dsRNA在核酶作用下降解(產(chǎn)生siRNA),單鏈siRNA與RISC復合體結合,因為siRNA能與病毒RNA堿基互補配對(B基因與病毒RNA具有同源性),RISC復合體催化病毒RNA水解,從而表現(xiàn)出病毒抗性
。(3)黃瓜花葉病毒(CMV)與宿主細胞在基因表達過程中出現(xiàn)的“植物沉默防衛(wèi)反應”與病毒“基因沉默的抑制”的現(xiàn)象,從進化的角度分析,體現(xiàn)了CMV病毒與宿主植物間的
協(xié)同進化
協(xié)同進化
。【答案】逆轉(zhuǎn)錄;與B基因上下游堿基互補配對;PCR;限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接;農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法;1、2、3、4、5;黃瓜花葉病毒;抑制病毒的增殖;T0代陽性植株的B基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物dsRNA在核酶作用下降解(產(chǎn)生siRNA),單鏈siRNA與RISC復合體結合,因為siRNA能與病毒RNA堿基互補配對(B基因與病毒RNA具有同源性),RISC復合體催化病毒RNA水解,從而表現(xiàn)出病毒抗性;協(xié)同進化
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:61引用:1難度:0.4
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1.基因編輯是指將外源DNA片段導入染色體DNA特定位點或刪除基因內(nèi)部片段,定點改造基因,獲得預期的生物體基因序列發(fā)生改變的技術。如圖是對某生物B基因進行基因編輯的過程,該過程中用sgRNA指引內(nèi)切核酸酶Cas9結合到特定的靶位點。下列分析不合理的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/30 21:30:1組卷:4引用:2難度:0.7 -
2.人類基因組計劃測定了人體的24條染色體,這24條染色體是( )
發(fā)布:2024/12/31 0:30:1組卷:112引用:7難度:0.7 -
3.學習以下材料,回答(1)~(4)題。
利用抑制性tRNA進行無義突變遺傳病的治療
無義突變是由于某個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)相關疾病。約有10%~15%的人類基因相關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序列或是有治療價值的基因(如CRISPR-Cas9相關的基因編輯工具)通過一定的方式導入人體靶細胞內(nèi),達到替代或修復缺陷基因、治療疾病的目的。導入基因插入位置不當、過高或過低表達,都可能會導致副作用。盡管基因編輯可以實現(xiàn)生理水平的基因表達,但基因編輯工具引入外源蛋白可能引發(fā)強烈的免疫反應仍然是巨大的挑戰(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時不啟動翻譯終止而是繼續(xù)向后進行翻譯,獲得有功能的全長蛋白。
I型黏多糖貯積癥的病因,是相關基因發(fā)生無義突變,產(chǎn)生終止密碼子UAG。研究者構建小鼠該突變基因mldua和Flag基因融合的載體(圖1),以及針對該無義突變設計的sup-tRNA表達載體(產(chǎn)生的sup-tRNA能夠識別UAG并攜帶酪氨酸Tyr,簡寫作sup-tRNATyr),將其導入細胞進行研究,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);進一步利用重組腺相關病毒作為載體將sup-tRNA導入患病小鼠模型中,實驗顯示能夠降低黏多糖過度積存,實現(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在促進跨越無義突變位點繼續(xù)翻譯時引入的氨基酸較為隨機,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治療中具有非常大的應用前景。
(1)侵染時,作為載體的重組腺相關病毒與靶細胞膜上的
(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
(3)研究者構建mldua突變基因和Flag基因融合的載體,目的是通過檢測
(4)有文獻報道,已在近1000個不同的人類基因中發(fā)現(xiàn)了7500多個無義突變。常規(guī)的基因治療需要為每種疾病設計獨特的治療策略,這將是一項耗費驚人的項目。據(jù)此說明sup-tRNA的應用價值。發(fā)布:2025/1/3 8:0:1組卷:26引用:1難度:0.6
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