β-地中海貧血是一種常染色體隱性遺傳病,我國(guó)南方這種遺傳病的常見病因 是血紅蛋白 β 珠蛋白基因(HBB)編碼區(qū) 4 個(gè)堿基(3'-CTTT-5')缺失。下圖 1 是一種基因治療 β-地中海貧血的技術(shù)路線,圖 2 是圖 1 過程③外源 DNA 導(dǎo)入 iPS 細(xì)胞 (誘導(dǎo)多能干細(xì)胞) 后,在細(xì)胞內(nèi)利用 CRISPR/Cas9 基因編輯系統(tǒng)和外源單鏈 DNA 及 DNA 自我修復(fù)系統(tǒng)進(jìn)行基因治療的主要過程。請(qǐng)據(jù)圖回答問題。
(1)利用患者的成纖維細(xì)胞誘導(dǎo)形成 iPS 細(xì)胞,不僅可以避免在進(jìn)行細(xì)胞移植時(shí)發(fā)生 免疫排斥免疫排斥,還因?yàn)?nbsp;iPS 細(xì)胞能 在體外培養(yǎng)時(shí)不斷增殖,并可誘導(dǎo)分化形成造血干細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí)不斷增殖,并可誘導(dǎo)分化形成造血干細(xì)胞,可獲得足夠多的回輸細(xì)胞。
(2)根據(jù)圖 2 分析,在利用CRISPR/Cas9 基因編輯技術(shù)進(jìn)行基因修復(fù)時(shí),需要根據(jù) HBB堿基缺失部位兩側(cè)的核苷酸序列HBB堿基缺失部位兩側(cè)的核苷酸序列 設(shè) 計(jì) 2 種 gRNA;導(dǎo)入單鏈 DNA 作為修復(fù)模板的目的是 正確修復(fù)基因(能獲得在指定部位插入缺失堿基CTTT的正常HBB基因)正確修復(fù)基因(能獲得在指定部位插入缺失堿基CTTT的正常HBB基因)。
(3)圖 1 的過程③中,研究人員將 gRNA 基因與Cas9 基因分別整合到不同的載體中,這是 因?yàn)檎系酵惠d體中會(huì) 使重組DNA分子過大使重組DNA分子過大,不容易導(dǎo)入細(xì)胞。研究人員將 gRNA 載體、Cas9 載體 和單鏈 DNA 按一定比例與 iPS 細(xì)胞混和后,對(duì)混合液進(jìn)行瞬時(shí)高壓電激處理,其目的 是 使重組載體和單鏈DNA更易導(dǎo)入iPS細(xì)胞使重組載體和單鏈DNA更易導(dǎo)入iPS細(xì)胞。
(4)導(dǎo)入 iPS 細(xì)胞的 gRNA 基因和 Cas9 基因需要利用細(xì)胞中的 RNA聚合酶RNA聚合酶 催化合成 gRNA 和 Cas9 mRNA,后者指導(dǎo)合成 Cas9 蛋白,并組裝成CRISPR/Cas9 系統(tǒng)。圖 2 中酶 B 的功能是 催化游離脫氧核苷酸連接到核苷酸鏈上(催化以導(dǎo)入的單鏈DNA為模板的核苷酸鏈的延伸)催化游離脫氧核苷酸連接到核苷酸鏈上(催化以導(dǎo)入的單鏈DNA為模板的核苷酸鏈的延伸)。
(5)為檢測(cè) iPS 細(xì)胞中 HBB 基因是否正確修復(fù),研究人員設(shè)計(jì)特異引物時(shí),最好將插入片 段(CTTT)或互補(bǔ)序列設(shè)計(jì)在引物的 3'3' 端。在 PCR 時(shí)可 適當(dāng)提高退火溫度適當(dāng)提高退火溫度,以提高引物結(jié)合 的特異性。
【答案】免疫排斥;在體外培養(yǎng)時(shí)不斷增殖,并可誘導(dǎo)分化形成造血干細(xì)胞;HBB堿基缺失部位兩側(cè)的核苷酸序列;正確修復(fù)基因(能獲得在指定部位插入缺失堿基CTTT的正常HBB基因);使重組DNA分子過大;使重組載體和單鏈DNA更易導(dǎo)入iPS細(xì)胞;RNA聚合酶;催化游離脫氧核苷酸連接到核苷酸鏈上(催化以導(dǎo)入的單鏈DNA為模板的核苷酸鏈的延伸);3';適當(dāng)提高退火溫度
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:27引用:1難度:0.7
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發(fā)布:2024/12/31 0:30:1組卷:112引用:7難度:0.7 -
2.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(huì)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(duì)原則可以識(shí)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(dòng)翻譯終止而是繼續(xù)向后進(jìn)行翻譯,獲得有功能的全長(zhǎng)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(duì)該無義突變?cè)O(shè)計(jì)的sup-tRNA表達(dá)載體(產(chǎn)生的sup-tRNA能夠識(shí)別UAG并攜帶酪氨酸Tyr,簡(jiǎn)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(duì)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(huì)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
(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(cè)
(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 -
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(kù)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(kù)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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