鐮狀細胞貧血癥是一種遺傳病,患者會出現(xiàn)疼痛、貧血、手腳腫脹等癥狀。
(1)此病是由于編碼血紅蛋白的β珠蛋白基因中一個堿基對的改變,導致多肽鏈中某谷氨酸被纈氨酸替換。此種變異屬于可遺傳變異中的
基因突變
基因突變
。
(2)血紅蛋白由兩兩相同的4個珠蛋白亞基構(gòu)成,不同珠蛋白基因在人體發(fā)育過程中的表達情況如圖1。
人體在胎兒期和出生后血紅蛋白的主要組成分別是胎兒期主要由2個α珠蛋白和2個γ珠蛋白組成,出生后主要由2個α珠蛋白和2個β珠蛋白組成
胎兒期主要由2個α珠蛋白和2個γ珠蛋白組成,出生后主要由2個α珠蛋白和2個β珠蛋白組成
,形成這種差異是基因 選擇性表達
選擇性表達
的結(jié)果。
(3)BCL是成體紅細胞中特異表達的轉(zhuǎn)錄因子,科研人員推測該轉(zhuǎn)錄因子關(guān)閉了γ珠蛋白基因(簡稱“γ基因”)的表達,而啟動β珠蛋白基因的表達。為證明該推測,實驗組應(yīng)選擇的材料和檢測指標為②⑤⑥
②⑤⑥
,支持上述推測的預(yù)期結(jié)果為實驗組γ珠蛋白表達量高于對照組,β珠蛋白表達量低于對照組
實驗組γ珠蛋白表達量高于對照組,β珠蛋白表達量低于對照組
。
①野生型小鼠
②BCL基因敲除小鼠
③BCL基因過表達小鼠
④檢測α珠蛋白含量
⑤檢測β珠蛋白含量
⑥檢測γ珠蛋白含量
(4)實驗結(jié)果證實了上述推測。為確定BCL蛋白在γ基因啟動子中的結(jié)合位點,科研人員擴增了γ基因啟動子不同長度的片段F1~F5,將這些片段分別構(gòu)建表達載體(如圖2),導入敲除BCL基因的受體細胞。
成功轉(zhuǎn)化后,檢測出含F(xiàn)1-F4的受體細胞有綠色熒光,含F(xiàn)5的受體細胞無熒光。繼續(xù)向培養(yǎng)液中添加適量的雌激素,含F(xiàn)1-F3受體細胞不再有熒光,而含F(xiàn)4的受體細胞仍有熒光。據(jù)此推測,BCL蛋白結(jié)合位點位于 c-d
c-d
(用字母表示)。
(5)科學家還發(fā)現(xiàn),γ珠蛋白含量多的鐮狀細胞貧血癥患者癥狀較輕。請結(jié)合以上研究,提出利用病人的造血干細胞對鐮狀細胞貧血癥進行基因治療的思路。 敲除病人造血干細胞的BCL基因,篩選γ珠蛋白含量多的造血干細胞,體外大量培養(yǎng)后輸入病人體內(nèi)
敲除病人造血干細胞的BCL基因,篩選γ珠蛋白含量多的造血干細胞,體外大量培養(yǎng)后輸入病人體內(nèi)
。