Question

【題目】苯丙酮尿癥是一種單基因遺傳病，由于PKU某因突變導致患者尿液中含有大量苯丙酮酸�；�因定點整合可替換特定某因用于該病治療，即將正常PKU基因定點整合到PKU基因突變的小鼠胚胎干細胞的染色體DNA上，替換突變基因。簡要過程如下圖所示。請回答下列問題：

注：圖中neoR為新霉素抗性基因，HB1和HB2為小鼠胚胎干細胞染色體DNA上突變的PKU基因兩側的一段DNA序列。

（1）構建重組載體時，需要根據_____________序列分別合成HB1'和HB2'，在二者之間除了插入正常的PKU基因和neoR基因以外，還必須含有_____________。此過程常用的工具酶有____________，neoR基因的作用是___________。

（2）可用________技術將重組載體導入小鼠胚胎干細胞，誘導相應區域互換，完成胚胎干細胞的基因改造。胚胎干細胞的特點有_________（答出兩點即可）。

（3）現用完成基因改造后的胚胎干細胞進行個體生物學水平鑒定，寫出鑒定思路、結果及結論：___________________________。

Answer 1

【答案】HB1和HB2的堿基 啟動于、終止子 限制酶、DNA連接酶 鑒定與篩選含有正常PKU基因的胚胎干細胞 顯微注射 能大量增殖；具有發育的全能性；體積小、細胞核大、核仁明顯；在體外培養條件下，可以增殖而不發生分化。 將該胚胎干細胞培育成小鼠，檢測小鼠尿液中苯丙酮酸含量，若小鼠尿液中不含大量苯丙酮酸，說明PKU基因成功表達，基因治療成功，反之，則不成功。

【解析】

結合題圖可知，互換后的小鼠染色體DNA，與小鼠染色體DNA比較，HB1和HB2的堿基分別替換成了重組載體的HB1'和HB2'，并且增加了重組載體的neoR為新霉素抗性基因，原來突變的PKU基因，替換成了正常的PKU基因。

（1）據圖分析，構建重組載體時，需要根據小鼠染色體DNA上HB1和HB2的堿基序列分別合成HB1'和HB2'，并且在二者之間除了插入正常的PKU基因和neoR基因以外，還必須含有啟動子和終止子等組件。此過程常用的工具酶有限制酶、DNA連接酶，neoR基因可用來鑒定與篩選含有正常PKU基因的胚胎干細胞。

（2）可用顯微注射技術將重組載體導入小鼠胚胎干細胞，誘導相應區域互換，完成胚胎干細胞的基因改造。胚胎干細胞的特點：能大量增殖；具有發育的全能性；體積小、細胞核大、核仁明顯；在體外培養條件下，可以增殖而不發生分化。

（3）完成基因改造后的胚胎干細胞進行個體生物學水平鑒定思路、結果及結論：將該胚胎干細胞培育成小鼠，檢測小鼠尿液中苯丙酮酸含量，若小鼠尿液中不含大量苯丙酮酸，說明PKU基因成功表達，基因治療成功，反之，則不成功。