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(yùn)作原理,常需要對(duì)基因進(jìn)行編輯。在過(guò)去,這一步異常艱難。但隨著CRISPR/Cas技術(shù)的出現(xiàn),科學(xué)家已能在極短時(shí)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(jì)的gRNA構(gòu)成。在gRNA引導(dǎo)下,Cas9與靶序列結(jié)合并將DNA雙鏈切斷。隨后細(xì)胞通過(guò)自身的DNA損傷修復(fù)機(jī)制,將斷裂上下游兩端的序列連接起來(lái),但通常會(huì)在斷裂處造成少量核苷酸的插入或缺失。當(dāng)DNA雙鏈斷裂后,如果細(xì)胞中有DNA修復(fù)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(fù)模板進(jìn)行精確修復(fù),從而將目的基因插入到指定位點(diǎn)。
通過(guò)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(xué)家開(kāi)發(fā)出了單堿基編輯技術(shù)(圖2),能夠?qū)Π形稽c(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)的堿基編輯。
對(duì)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(jìn)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(dǎo)入受體細(xì)胞。gRNA依據(jù) 堿基互補(bǔ)配對(duì)
堿基互補(bǔ)配對(duì)
原則與靶序列特異性結(jié)合,引導(dǎo)Cas9蛋白進(jìn)行切割。
(2)有些遺傳病是由于基因中一個(gè)堿基對(duì)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?③
③
,因?yàn)?修復(fù)由于基因中一個(gè)堿基對(duì)的改變引起的,需要替換該基因,該方法可以實(shí)現(xiàn)堿基對(duì)的替換
修復(fù)由于基因中一個(gè)堿基對(duì)的改變引起的,需要替換該基因,該方法可以實(shí)現(xiàn)堿基對(duì)的替換
。
(3)通過(guò)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(jì)gRNA的思路是 設(shè)計(jì)兩條2條gRNA,使其從基因的5’和3’端同時(shí)結(jié)合,并在相應(yīng)的酶的作用下,將目的基因切除
設(shè)計(jì)兩條2條gRNA,使其從基因的5’和3’端同時(shí)結(jié)合,并在相應(yīng)的酶的作用下,將目的基因切除
。