請閱讀材料,分析回答下列問題:
“剪接”創(chuàng)造生命的精彩復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯是所有生物共同遵循的遺傳信息傳遞法則,被稱為“中心法則”。而對于真核生物而言,中心法則還必須加上關(guān)鍵一步——剪接。
在遺傳信息的傳遞中,由DNA轉(zhuǎn)錄而來的RNA不能直接翻譯成蛋白質(zhì)。因?yàn)檗D(zhuǎn)錄形成的pre-mRNA(前體信使RNA)中,交錯分布著編碼蛋白質(zhì)和不編碼蛋白質(zhì)的序列,這兩種序列分別對應(yīng)基因上的外顯子序列和內(nèi)含子序列。而只有經(jīng)過剪接過程,去除內(nèi)含子信息、連接外顯子信息,才能形成可以用來翻譯的成熟mRNA。1977年科學(xué)家通過電子顯微鏡觀察到,一種DNA病毒的單鏈DNA序列和成熟mRNA通過堿基配對結(jié)合之后,單鏈DNA上會伸出一個個環(huán)狀的無法與mRNA結(jié)合的部分,這些環(huán)狀部分的DNA序列是成熟mRNA所沒有的。
在很多情況下同一條pre-mRNA,通過不同的剪接方式可以產(chǎn)生出不同的成熟mRNA。
在一種成熟mRNA中被剪掉的內(nèi)含子信息,可能保留在另一種成熟mRNA中成為外顯子信息,這被稱為可變剪接。此外,外顯子信息的拼接也并不一定按照pre-mRNA中的順序,還可能打亂順序拼接,甚至不同pre-mRNA的“外顯子”序列還可以“跨界”連接。
負(fù)責(zé)催化剪接這一復(fù)雜而精巧程序的“機(jī)器”便是剪接體。
剪接體是生物體內(nèi)最為復(fù)雜且高度動態(tài)的超大“分子機(jī)器”,由幾十至上百個蛋白質(zhì)和數(shù)條RNA構(gòu)成。在執(zhí)行剪接任務(wù)時(shí)會不停地變化狀態(tài),安裝上一些“部件”再去除一些“部件”。想要研究剪接體是如何工作的,就必須要對剪接體中每條RNA、蛋白質(zhì)乃至每個原子進(jìn)行空間的定位。2015年施一公院士帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)在世界上首次解析了酵母菌剪接體高分辨率的空間三維結(jié)構(gòu),2016年又進(jìn)一步捕捉到剪接體處于不同工作階段的多個構(gòu)象,據(jù)此揭示出pre-mRNA剪接的整體動態(tài)過程。后續(xù)又獲得了人源剪接體不同狀態(tài)的高分辨率結(jié)構(gòu),探明了剪接體組裝、激活和催化的機(jī)制。
解析人源剪接體的結(jié)構(gòu),不僅有助于揭示體內(nèi)剪接反應(yīng)的分子機(jī)制,也能促進(jìn)對一些疾病的認(rèn)識,并為研發(fā)相關(guān)藥物提供了可能。例如,正常的SMN1基因可生產(chǎn)人體發(fā)育與生存必需的運(yùn)動神經(jīng)元存活蛋白SMA。而脊髓性肌萎縮患者的此基因突變,轉(zhuǎn)錄生成的pre-mRNA在剪接過程中,7號外顯子被當(dāng)成內(nèi)含子剪切掉。針對上述剪接問題而研發(fā)的藥物甲,能夠提高患者細(xì)胞內(nèi)SMA蛋白的產(chǎn)量,從而改善患者的生活狀況。
(1)真核生物遺傳信息從DNA到蛋白質(zhì)的傳遞需要三步,按照順序依次為
轉(zhuǎn)錄、剪接、翻譯
轉(zhuǎn)錄、剪接、翻譯
。
(2)用于與成熟mRNA配對結(jié)合的單鏈DNA可作為 轉(zhuǎn)錄
轉(zhuǎn)錄
時(shí)的模板鏈;單鏈DNA上無法與mRNA結(jié)合的部分是 B
B
(從下列選項(xiàng)中選擇作答)。
A.外顯子
B.內(nèi)含子
C.外顯子或內(nèi)含子
D.剪接體
(3)有人提出“一種基因只能產(chǎn)生一種蛋白質(zhì)”,依據(jù)文章信息判斷這種說法是否合理?并說明理由。 否,同一基因轉(zhuǎn)錄形成的pre-mRNA,通過不同的剪接方式可以產(chǎn)生出不同的成熟mRNA,翻譯出不同的蛋白質(zhì)
否,同一基因轉(zhuǎn)錄形成的pre-mRNA,通過不同的剪接方式可以產(chǎn)生出不同的成熟mRNA,翻譯出不同的蛋白質(zhì)
。
(4)下列對于施一公等科學(xué)家在研究剪接體時(shí)的過程和方法的表述,你認(rèn)為合理的有 ABC
ABC
。
A.按照從局部到整體的思路,先分離出剪接體的部件再分析部件之間的關(guān)系
B.按照從簡單到復(fù)雜的思路,先分析各種細(xì)菌的剪接體再分析人類的剪接體
C.按照結(jié)構(gòu)決定功能的思路,先研究了剪接體的分子結(jié)構(gòu)再分析其作用機(jī)制
(5)請根據(jù)文中信息推測藥物甲治療脊髓性肌萎縮的作用機(jī)制 該藥物可以和與7號外顯子配對的剪接體結(jié)合,從而阻礙對外顯子的剪切
該藥物可以和與7號外顯子配對的剪接體結(jié)合,從而阻礙對外顯子的剪切
。