學習以下材料,回答(1)~(5)題。
CRISPR/Cas基因編輯技術的脫靶檢測
1987年,科學家發現大腸桿菌基因組DNA中有一些重復結構:一段29個堿基的序列反復出現了多次,兩兩之間都被32個堿基形成的看似無規律的間隔序列隔開,這種重復結構被命名為CRISPR(圖1)。進一步研究發現,多種細菌均有CRISPR結構,且很多間隔序列與侵染細菌的一些噬菌體基因組序列一致。CRISPR的間隔序列轉錄形成的RNA(sgRNA)在細胞內與Cas9酶結合成復合體,一旦在細胞中發現能與sgRNA配對的DNA分子,Cas9酶就會對該DNA分子進行切割,破壞其功能(圖2)。

科學家基于此,構建了對DNA序列進行定點切割的CRISPR/Cas9基因編輯技術。將編碼Cas9酶和sgRNA的基因作為目的基因,構建基因表達載體后導入受體細胞,可對細胞內某個基因定點切割,引發被切割部位的隨機突變??蒲腥藛T在CRISPR/Cas9編輯系統基礎上開發了CBE單堿基編輯系統,將Cas9酶替換成CBE融合蛋白,能將靶位點的胞嘧啶C脫氨基成尿嘧啶U,進而通過DNA復制實現堿基對替換。
基因編輯可能造成非目標序列的堿基改變,稱為脫靶。我國科研工作者建立了一種脫靶檢測技術,在小鼠受精卵分裂到2細胞時期,編輯其中1個,胚胎繼續發育到14.5天時,利用細胞分選技術選出被編輯過和未被編輯過的細胞,再進行DNA提取和全基因組測序,比較兩組差異(圖3)。脫靶檢測發現CRISPR/Cas9編輯系統脫靶率較低,而CBE系統脫靶率較高,必須加以改進才能應用于遺傳病的臨床治療。

(1)列表比較限制性內切核酸酶和CRISPR/Cas9復合體作用的異同點
限制酶
CRISPR/Cas9
不同點
識別、切割DNA的特定核苷酸序列
根據sgRNA識別與之配對的DNA分子后進行切割,且能引發突變
相同點
均能切割DNA
限制酶
CRISPR/Cas9
不同點
識別、切割DNA的特定核苷酸序列
根據sgRNA識別與之配對的DNA分子后進行切割,且能引發突變
相同點
均能切割DNA
。
(2)大腸桿菌不同菌株CRISPR區域中的間隔序列是不同的,導致這種差異最可能的原因是 不同菌株的祖先種感染的噬菌體有差異不同菌株的祖先種感染的噬菌體有差異。
(3)CBE編輯系統將靶位點胞嘧啶脫氨基后,細胞復制 22次后,子代DNA中靶位點堿基對由C-G徹底替換成 T-AT-A,實現單堿基編輯。
(4)小鼠受精卵可以從雌鼠輸卵管中采集或通過 體外受精體外受精技術獲得。向2細胞期胚胎中的1個細胞進行顯微注射時,因不需長期在受體細胞中穩定存在和表達,可以以RNA形式注入的有 ①②③①②③(填序號)。
①Cas9 mRNA
②CBE mRNA
③sgRNA
④標記基因RNA
(5)脫靶檢測過程中標記基因的作用是 分選被編輯細胞與未編輯細胞的后代分選被編輯細胞與未編輯細胞的后代。與用同一品系小鼠不同受精卵進行脫靶檢測相比,上述脫靶檢測技術更加精準,原因是 來自同一受精卵的基因相同,實驗組和對照組結果差異是基因編輯工具不同造成的來自同一受精卵的基因相同,實驗組和對照組結果差異是基因編輯工具不同造成的。
限制酶 | CRISPR/Cas9 | |
不同點 | 識別、切割DNA的特定核苷酸序列 | 根據sgRNA識別與之配對的DNA分子后進行切割,且能引發突變 |
相同點 | 均能切割DNA |
限制酶 | CRISPR/Cas9 | |
不同點 | 識別、切割DNA的特定核苷酸序列 | 根據sgRNA識別與之配對的DNA分子后進行切割,且能引發突變 |
相同點 | 均能切割DNA |
【考點】基因工程的操作過程綜合.
【答案】
;不同菌株的祖先種感染的噬菌體有差異;2;T-A;體外受精;①②③;分選被編輯細胞與未編輯細胞的后代;來自同一受精卵的基因相同,實驗組和對照組結果差異是基因編輯工具不同造成的
限制酶 | CRISPR/Cas9 | |
不同點 | 識別、切割DNA的特定核苷酸序列 | 根據sgRNA識別與之配對的DNA分子后進行切割,且能引發突變 |
相同點 | 均能切割DNA |
【解答】
【點評】
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發布:2024/4/20 14:35:0組卷:23引用:1難度:0.6
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