Question

【題目】CRISPR-Cas9技術(shù)又稱為基因編輯技術(shù)，該技術(shù)在基因的上下游各設(shè)計一條向?qū)?/span>RNA（向?qū)?/span>RNA1，向?qū)?/span>RNA2），將其與含有Cas9蛋白編碼基因的質(zhì)粒一同轉(zhuǎn)入細(xì)胞中，向?qū)?/span>RNA（gRNA）通過堿基互補配對可以定位與靶向基因結(jié)合，Cas9蛋白會使該基因上下游的DNA雙鏈斷裂，斷裂的基因上下游兩端的序列連接起來，從而實現(xiàn)了細(xì)胞中目標(biāo)基因的敲除。回答下列問題：

（1）CRISPR-Cas9系統(tǒng)廣泛存在于細(xì)菌體內(nèi)，推測該系統(tǒng)在細(xì)菌體內(nèi)的作用是___________________。

（2）基因表達(dá)載體的啟動子位于________________，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位。目的基因?qū)�入受體細(xì)胞后，成功產(chǎn)生了Cas9蛋白和gRNA。gRNA能夠定位靶向基因的原理是________________。

（3）Cas9蛋白會使該基因上下游的DNA雙鏈斷裂，由于________________，會將斷裂上下游兩端的序列連接起來，從而實現(xiàn)了細(xì)胞中目標(biāo)基因的敲除。從根本上剔除老鼠細(xì)胞中的目標(biāo)基因（肥胖基因），常選用________________作為改良對象，理由是________________________________________________。

（4）科學(xué)家從癌癥患者血液中提取某種細(xì)胞，利用基因編輯技術(shù)加入一個幫助這種細(xì)胞定向清除癌細(xì)胞的新基因序列，然后再把這些細(xì)胞注入患者血液中，以達(dá)到殺死癌癥細(xì)胞的目的，這些細(xì)胞是人體的________________細(xì)胞，由于該細(xì)胞中的PD-1蛋白會引起免疫耐受，減弱對癌細(xì)胞的定向清除作用，臨床上可以通過 CRISPR-Cas9技術(shù)剔除________________，從而重新激活淋巴細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的攻擊能力。

Answer 1

【答案】切割外源DNA，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的 基因的首端 堿基互補配對 細(xì)胞中存在DNA連接酶 桑椹胚前的細(xì)胞 桑椹胚前的細(xì)胞具有發(fā)育成完整胚胎的潛能 效應(yīng)T細(xì)胞 控制PD-1蛋白合成的基因

【解析】

該題主要考察了基因工程的相關(guān)知識，由于CRISPR-Cas9技術(shù)實現(xiàn)了對目標(biāo)基因的定位和切割，所以涉及基因的切割和拼接，一般切割DNA的酶為限制性核酸內(nèi)切酶，其主要來源于原核細(xì)胞。拼接DNA的工具為DNA連接酶，其可以把具有相同黏性末端的DNA片段連接起來。

（1）CRISPR-Cas9系統(tǒng)是原核生物定向切割DNA去除部分基因的系統(tǒng)，可以切割外源DNA，使之失效從而達(dá)到保護(hù)自身的目的；

（2）啟動子位于基因的首端，是RNA聚合酶的識別和結(jié)合位點，驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄；gRNA能夠與靶向基因堿基互補配對，依據(jù)這一原理可以實現(xiàn)靶向定位相關(guān)基因；

（3）Cas9蛋白會使該基因上下游的DNA雙鏈斷裂，其作用類似于限制酶，會產(chǎn)生相同的黏性末端，而生物個體的細(xì)胞中存在DNA連接酶，會將斷裂的上下游兩端的序列連接起來，從而實現(xiàn)了細(xì)胞中目標(biāo)基因的敲除；從根本上剔除老鼠細(xì)胞中的目標(biāo)基因常常選擇桑椹胚前的細(xì)胞，該部分細(xì)胞具有較強的全能性，具有發(fā)育成一個完整胚胎的潛能，因此對該時期的細(xì)胞進(jìn)行改造，可以使得發(fā)育成的個體不含有目標(biāo)基因；

（4）對癌細(xì)胞的清除主要依靠效應(yīng)T細(xì)胞來完成，使用基因編輯技術(shù)加入一個幫助效應(yīng)T細(xì)胞定向清除癌細(xì)胞的新基因序列，然后再把效應(yīng)T細(xì)胞注入患者血液中，可以達(dá)到殺死癌癥細(xì)胞的目的；由于PD-1蛋白會引起免疫耐受，所以使用CRISPR-Cas9技術(shù)剔除控制PD-1蛋白合成的基因，可以消除PD-1蛋白會引起免疫耐受，從而激活淋巴細(xì)胞的攻擊力。