兒童癲癇是由大腦神經(jīng)元異常放電所致的神經(jīng)系統(tǒng)疾病,遺傳因素是其重要病因。
(1)研究者對某兒童癲癇患者家系進行調查,結果如圖1,據(jù)圖可知該病為
常染色體隱性
常染色體隱性
遺傳病。對患者和健康志愿者進行基因組測序,推測S基因為致病基因。
(2)核基因轉錄的前體RNA中內含子對應序列被識別并剪切,外顯子對應序列拼接為成熟mRNA。對患者及父母的S基因測序后發(fā)現(xiàn) 患者S基因外顯子4僅具突變序列,其父母既有突變序列也有正常序列
患者S基因外顯子4僅具突變序列,其父母既有突變序列也有正常序列
,推測S基因外顯子4突變導致癲癇。為驗證該推測,研究者分別設計如圖2中的引物 2(或3)和5、3和6
2(或3)和5、3和6
擴增外顯子1及外顯子1-內含子1交界處,并對其他外顯子及外顯子-內含子交界處擴增、測序(除外顯子4外),發(fā)現(xiàn)患者及父母的測序結果相同。對外顯子-內含子交界處進行測序的原因是該部位 影響RNA正確加工
影響RNA正確加工
。
(3)研究者利用基因工程技術將人突變S基因外顯子4替換小鼠正常S基因外顯子4,并利用標記基因N篩選出成功替換的小鼠胚胎干細胞,進而培育出雜合轉基因小鼠甲。為進一步得到去除N基因的純合突變鼠,可利用轉Flp基因小鼠(Flp酶可識別并敲除同一條DNA兩個FRT序列間的序列)與甲雜交。
①從圖3選項中選出正確的重組質粒以獲得小鼠甲 B
B
。
②在圖4中補充培育純合突變鼠的雜交流程。
(4)出生兩周的幼鼠乙可在尖銳嘈雜聲的刺激下誘發(fā)癲癇。進一步研究表明S基因突變增強了腦內興奮性突觸的活性。S基因表達產物是一種膜蛋白,參與調節(jié)細胞內囊泡膜與細胞膜的融合。推測S基因突變導致 S蛋白功能異常,對腦內興奮性遞質釋放的抑制作用減弱,增強了興奮性突觸的活性
S蛋白功能異常,對腦內興奮性遞質釋放的抑制作用減弱,增強了興奮性突觸的活性
,引發(fā)了癲癇。