19. 杜氏肌营养不良症(DMD)是单基因遗传病,此病会造成患者全身肌肉退化,包括骨骼肌和心肌等,一般在3~5岁时开始发病,20~30岁因呼吸衰竭而死亡。
(1)图1为某DMD家系谱,相关基因用D、d表示。
①据图1判断DMD的最可能的遗传方式是
_________。
②家系图中一定是致病基因携带者的是
_________,理由是
_________。
(2)研究表明Ⅲ代患者的D基因部分碱基缺失,这种变异类型属于
_________。为确定该家系Ⅳ代是否患DMD,可以采用
_________的方法确定胎儿是否患有此种遗传病。研究还发现,多个DMD患者家系中D基因不同位置发生碱基替换、重复或缺失,说明此变异类型具有
______的特点。
(3)真核生物基因的编码区中对应成熟RNA的序列被称为外显子,每个基因有多个外显子。大约13% DMD患者的D基因在外显子45和50之间的区域有突变,这会使外显子51及之后的序列表达异常,从而阻止正常D蛋白的产生。研究人员为探索这类DMD的临床治疗方案,对一种DMD模型犬进行基因编辑。该DMD模型犬缺失外显子50(△Ex50)导致外显子51中出现终止密码对应的序列。研究人员利用基因编辑技术CRISPR/Cas9对DMD模型犬外显子51进行切割,以期跳过外显子51,产生一个缩短但仍有功能的D蛋白,如图2。
①CRISPR/Cas9复合体由两部分组成,一部分是可以切割基因的“手术刀”Cas9蛋白,另一部分是gRNA。由图2可知,Cas9蛋白催化断裂的化学键是
________,gRNA的主要功能是通过
_____原则特异性结合
______。
②将带有CRISPR/Cas9相应DNA序列的腺病毒注射进DMD模型犬的骨骼肌中,6周后,取注射过的肌肉组织进行检测,结果如图3,结果显示:
_____________。对肌肉进行检测发现,基因编辑犬的肌肉萎缩症状明显减轻,其他病症也显著缓解。
③研究人员的最终目的是修正全身的肌肉组织,需通过静脉注射将CRISPR/Cas9相应DNA序列的腺病毒运送到全身,CRISPR/Cas9相应DNA序列使用肌肉特异性启动子驱动表达,原因是
______________。