Question

【題目】豬的肌肉生長抑制素（MSTN）基因可抑制肌細胞的增殖和分化。 CRISPR/Cas9是一種最新出現的基因編輯技術，其主要過程是向導RNA（gRNA，含與目的基因部分序列配對的單鏈區）與Cas9核酸酶結合，引導Cas9核酸酶對DNA局部解旋并進行定點切割。科研人員利用該技術定向敲除豬胎兒成纖維細胞中MSN基因，以期獲得生長速度快、瘦肉率高的新品種。過程如下圖，其中smbⅠ、kpnⅠ、corⅠ表示相應限制酶的識別位點。分析回答：

（1）圖中①過程用到的工具酶有__________，圖中gRNA基因序列設計的主要依據是____________________。

（2）科研人員可利用__________（方法）將重組質粒導入豬成纖維細胞，經__________過程合成Cas9核酸酶。

（3）過程③與DNA復制相比，特有的堿基配對方式有__________。

（4）分析發現某基因敲除細胞株中MSTN基因的表達水平為正常細胞的50%，說明__________。

（5）欲利用MSTN基因缺失成纖維細胞培育成MSTN基因缺失豬，需先將MSTN基因缺失成纖維細胞的核移植到__________中，經早期胚胎培養獲得胚胎，再經__________到受體豬內培養獲得MSTN基因缺失豬。

Answer 1

【答案】BsmB I和DNA連接酶 MSTN基因兩端核苷酸序列 顯微注射技術 轉錄和翻譯 U-A 細胞中位于一對染色體上的兩個MSTN基因中僅有一個被敲除 去核的卵母細胞 胚胎移植

【解析】

分析題圖：圖示是利用該技術定向敲除豬胎兒成纖維細胞中MSTN基因，以期獲得生長速度快、瘦肉率高的新品種的過程，其中①表示基因表達載體的構建過程，②表示RNA（gRNA，含與目的基因部分序列配對的單鏈區）與Cas9核酸酶結合的過程，③表示RNA與Cas9核酸酶結合后引導Cas9核酸酶對DNA局部解旋并進行定點切割。

（1）圖中①表示基因表達載體的構建過程，該過程首先要用BsmB I同種限制酶切割外源DNA分子和運載體，其次要用DNA連接酶將目的基因與運載體連接形成重組DNA；要定向敲除豬胎兒成纖維細胞中MSTN基因，則圖中gRNA基因序列設計的主要依據是MSTN基因兩端的核苷酸序列。

（2）將目的基因導入豬成纖維細胞（動物細胞）最有效的方法是顯微注射法；基因控制Cas9核酸酶（本質是蛋白質）的合成包括轉錄和翻譯兩個步驟。

（3）過程③中RNA和DNA之間的堿基配對方式是U-A、A-T、C-G、G-C，而DNA復制過程中的堿基配對方式為A-T、T-A、C-G、G-C，因此過程③與DNA復制相比，特有的堿基配對方式有U-A。

（4）分析發現某基因敲除細胞株中MSTN基因的表達水平為正常細胞的50%，說明該植株相當于雜合子，即細胞中位于一對染色體上的兩個MSTN基因中僅一個被敲除。

（5）利用MSTN基因缺失成纖維細胞培育成MSTN基因缺失豬的基本的流程為：將MSTN基因缺失成纖維細胞的核移植到去除核的卵母細胞中，經早期胚胎培養獲得胚胎，再經過胚胎移植后培養獲得MSTN基因缺失豬。