17.Hedgehog基因(H)廣泛存在于無脊椎動物和脊椎動物中,在胚胎發(fā)育中起重要作用。我國科研工作者利用基因敲除和核酸分子雜交技術(shù)研究了H基因在文昌魚胚胎發(fā)育中的作用。
(1)在脊椎動物各個(gè)不同類群中,H基因的序列高度相似。H基因高度保守,是由于該基因的突變類型在
中被淘汰。
(2)研究者使用了兩種TALE蛋白對文昌魚的H基因進(jìn)行敲除。TALE蛋白的結(jié)構(gòu)是人工設(shè)計(jì)的,蛋白質(zhì)的中央?yún)^(qū)能夠結(jié)合H基因上特定的序列,F(xiàn)區(qū)則能在該序列處將DNA雙鏈切開,如圖所示。
①根據(jù)TALE蛋白的功能設(shè)計(jì)出其氨基酸序列,再根據(jù)氨基酸序列對應(yīng)的mRNA序列推測出編碼TALE蛋白的DNA序列,人工合成DNA序列之后再以其為模板進(jìn)行
生成mRNA。
②將兩種mRNA用
法導(dǎo)入文昌魚的卵細(xì)胞中,然后滴加精液使卵受精。此受精卵發(fā)育成的個(gè)體為F0代。
③F0代個(gè)體細(xì)胞內(nèi)被兩種TALE蛋白處理過的DNA重新連接后,H基因很可能因發(fā)生堿基對的
而喪失功能,基因喪失功能則被稱為“敲除”。
(3)提取F0代胚胎細(xì)胞DNA,克隆H基因,用BsrGⅠ進(jìn)行切割,電泳后用放射性同位素標(biāo)記的H基因片段為探針進(jìn)行
,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。圖中樣品
代表的F0個(gè)體中部分H基因已被敲除。
(4)將F0代與野生型魚雜交,再從F1代魚中篩選出某些個(gè)體相互交配,在F2代幼體發(fā)育至神經(jīng)胚期時(shí)進(jìn)行觀察和計(jì)數(shù),結(jié)果如下表所示。
|
F2中正常幼體數(shù) |
F2中畸形(無口和鰓,尾部彎曲)幼體數(shù) |
第一組 |
101 |
29 |
第二組 |
106 |
33 |
第三組 |
98 |
31 |
根據(jù)雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,F(xiàn)
1代魚中篩選出的個(gè)體均為
(雜合子/純合子),H基因的遺傳符合
定律。隨著幼體繼續(xù)發(fā)育,進(jìn)一步檢測到的各組中正常個(gè)體數(shù)與畸形個(gè)體數(shù)的比例將會
。