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杜氏肌營養(yǎng)不良癥(DMD)是單基因遺傳病,此病會造成患者包括骨骼肌和心肌等全身肌肉退化,一般在3~5歲時開始發(fā)病,20~30歲因呼吸衰竭而死亡。圖1為某DMD家系譜,相關基因用D、d表示。真核生物基因的編碼區(qū)中對應成熟RNA的序列被稱為外顯子,每個基因有多個外顯子。大約13%DMD患者的D基因在外顯子45和50之間的區(qū)域有突變,這會使外顯子51及之后的序列表達異常,從而阻止正常D蛋白的產生。研究人員為探索這類DMD的臨床治療方案,對一種DMD模型犬進行基因編輯。該DMD模型犬缺失外顯子50(△Ex50)導致外顯子51中出現終止密碼對應的序列。研究人員利用基因編輯技術CRISPR/Cas9對DMD模型犬外顯子51進行切割,以期跳過外顯子51,產生一個縮短但仍有功能的D蛋白,過程如圖2所示。請回答:
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(1)DMD最可能的遺傳方式是
伴X染色體隱性遺傳
伴X染色體隱性遺傳
,家系圖中一定是致病基因攜帶者的是
4和Ⅱ2
4和Ⅱ2
。
(2)研究表明Ⅲ代患者的D基因部分堿基缺失,這種變異類型屬于
基因突變
基因突變
。研究還發(fā)現,多個DMD患者家系中D基因不同位置發(fā)生堿基替換、重復或缺失,說明這種變異具有
隨機性或不定向性
隨機性或不定向性
的特點。
(3)CRISPR/Cas9復合體由兩部分組成,一部分是可以切割基因的“手術刀”Cas9蛋白,另一部分是gRNA.由圖2可知,Cas9蛋白催化斷裂的化學鍵是
磷酸二酯鍵
磷酸二酯鍵
,gRNA的主要功能是
通過堿基互補配對原則特異性結合目標DNA序列
通過堿基互補配對原則特異性結合目標DNA序列
。
(4)將帶有CRISPR/Cas9相應DNA序列的腺病毒注射進DMD模型犬的骨骼肌中,6周后,取注射過的肌肉組織進行檢測,結果如圖3。該實驗中,對照組是
正常組(正常犬)
正常組(正常犬)
,檢測基因編輯犬的肌肉癥狀,會發(fā)現萎縮癥狀
減輕
減輕
。
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(5)研究人員的最終目的是修正全身的肌肉組織,需通過
靜脈注射
靜脈注射
(肌肉注射或靜脈注射)將CRISPR/Cas9相應DNA序列的腺病毒運送到全身,CRISPR/Cas9相應DNA序列需使用肌肉特異性啟動子驅動表達,原因是
CRISPR/Cas9表達系統只在肌肉組織細胞中發(fā)揮作用,避免傷害到其他細胞的基因組
CRISPR/Cas9表達系統只在肌肉組織細胞中發(fā)揮作用,避免傷害到其他細胞的基因組
。

【答案】伴X染色體隱性遺傳;Ⅰ4和Ⅱ2;基因突變;隨機性或不定向性;磷酸二酯鍵;通過堿基互補配對原則特異性結合目標DNA序列;正常組(正常犬);減輕;靜脈注射;CRISPR/Cas9表達系統只在肌肉組織細胞中發(fā)揮作用,避免傷害到其他細胞的基因組
【解答】
【點評】
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