閱讀以下材料,回答(1)~(3)。
基因魔剪:CRISPR/Cas系統(tǒng)
要揭示生命的運作原理,常需要對基因進行編輯。在過去,這一步異常艱難。但隨著CRISPR/Cas技術(shù)的出現(xiàn),科學家已能在極短時間內(nèi)就更改生命密碼。
CRISPR/Cas9系統(tǒng)由Cas9蛋白和人工設(shè)計的gRNA構(gòu)成。在gRNA引導下,Cas9與靶序列結(jié)合并將DNA雙鏈切斷。隨后細胞通過自身的DNA損傷修復機制,將斷裂上下游兩端的序列連接起來,但通常會在斷裂處造成少量核苷酸的插入或缺失。當DNA雙鏈斷裂后,如果細胞中有DNA修復模板(由需要插入的目的基因和靶序列上下游的同源序列組成),斷裂部分可依據(jù)修復模板進行精確修復,從而將目的基因插入到指定位點。
通過在Cas9基因中引入突變,獲得了只有切割一條鏈活性的nCas9。將nCas9與胞嘧啶脫氨酶或腺嘌呤脫氨酶融合,科學家開發(fā)出了單堿基編輯技術(shù)(圖2),能夠?qū)Π形稽c進行精準的堿基編輯。
對CRISPR/Cas系統(tǒng)的不斷改造,使其在基因編輯外,還可用于激活或抑制基因的轉(zhuǎn)錄等。雖然目前CRISPR/Cas技術(shù)還存在一些不足,但作為一種革命性的技術(shù),其應(yīng)用前景廣闊。
(1)利用CRISPR/Cas9技術(shù)進行基因編輯,需構(gòu)建含gRNA基因和Cas基因的 重組DNA分子重組DNA分子,并導入受體細胞。gRNA依據(jù) 堿基互補配對堿基互補配對原則與靶序列特異性結(jié)合,引導Cas9蛋白進行切割。
(2)有些遺傳病是由于基因中一個堿基對的改變引起的,如果要修正此基因突變,圖示的三種途徑①②③中,哪種更為合適?③③,因為 修復由于基因中一個堿基對的改變引起的,需要替換該基因,該方法可以實現(xiàn)堿基對的替換修復由于基因中一個堿基對的改變引起的,需要替換該基因,該方法可以實現(xiàn)堿基對的替換。
(3)通過①途徑僅能夠?qū)崿F(xiàn)某基因內(nèi)部少量核苷酸的插入或缺失,如果要將該基因從基因組序列中刪除,利用CRISPR/Cas9技術(shù),設(shè)計gRNA的思路是 設(shè)計兩條2條gRNA,使其從基因的5’和3’端同時結(jié)合,并在相應(yīng)的酶的作用下,將目的基因切除設(shè)計兩條2條gRNA,使其從基因的5’和3’端同時結(jié)合,并在相應(yīng)的酶的作用下,將目的基因切除。
【答案】重組DNA分子;堿基互補配對;③;修復由于基因中一個堿基對的改變引起的,需要替換該基因,該方法可以實現(xiàn)堿基對的替換;設(shè)計兩條2條gRNA,使其從基因的5’和3’端同時結(jié)合,并在相應(yīng)的酶的作用下,將目的基因切除
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:38引用:1難度:0.5
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1.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(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(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(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(guān)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(guān)治療中具有非常大的應(yīng)用前景。
(1)侵染時,作為載體的重組腺相關(guān)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(gòu)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(shè)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(yīng)用價值。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.幾丁質(zhì)是許多真菌細胞壁的重要成分,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
(2)與選用老葉相比,選用嫩葉更容易提取到mRNA,原因是
(3)將從cDNA文庫中獲得的幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體用發(fā)布:2025/1/5 8:0:1組卷:5引用:1難度:0.7
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