Question

CRISPR/Cas系统是一种原核生物的免疫系统，用来抵抗外源遗传物质的入侵，当细菌遭受病毒或者外源质粒入侵时，会产生相应的“记忆”，从而可以抵抗它们的再次入侵。CRISPR/Cas系统作用机理如图一所示，图一中的CRISPR位点结构如图二所示，过程③作用如图三所示。请据图回答问题：

（1）图一中，新CRISPR序列中a间隔区的来源是______，图二中CRISPR序列上游的前导区中含有______，以保证CRISPR序列转录的正常进行。

（2）图一中，过程①需要______酶的参与，过程②需要的原料有______。

（3）图三中，向导RNA上的识别序列存在于______（填“tracrRNA”或“crRNA”）上。若α链剪切点附近序列为……TCCACAATC……，则向导RNA相应的识别序列为______。由此推测，tracrRNA、crRNA和Cas9蛋白组装的系统类似于基因工程中的______酶。

（4）原核生物通过CRISPR/Cas系统抵抗外源遗传物质的入侵类似哺乳动物的______（填“初次”或“二次”）免疫。

（5）一对名为露露和娜娜的基因编辑婴儿于2018年11月在中国健康诞生。这对双胞胎的一个CCR5基因经过CRISPR/Cas9敲除，使她们出生后即能天然抵抗艾滋病。这是世界首例免疫艾滋病的基因婴儿，也意味着中国在基因编辑技术用于疾病预防领域实现历史性突破。但这项研究也引起了争议，下列属于该项研究争议的有______（多选）。

A．伦理上的担忧

B．CRISPR/Cas9基因编辑技术存在潜在脱靶效应

C．CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除CCR5基因后对其他基因的表达有可能存在影响

Answer

（被细菌整合的）外源DNA序列 启动子 限制酶和DNA连接 核糖核苷酸和氨基酸 crRNA ……UCCACAAUC…… 限制 二次 ABC

【解析】

①是入侵的外源DNA序列与细菌自身的DNA重组过程，②是重组DNA的表达过程。

对于人等哺乳动物，当病原体入侵时，机体会通过免疫细胞的识别处理后，产生相应的记忆细胞和效应细胞，当病原体再次入侵时，记忆细胞可以迅速识别病原体，反应更快。

（1）图一中，新CRISPR序列中a间隔区的来源是（被细菌整合的）外源DNA序列；图二中CRISPR序列上游的前导区（非编码区）中含有启动子（RNA聚合酶结合的位点），以保证CRISPR序列转录的正常进行。

（2）图一中，过程①是入侵的外源DNA序列与细菌自身的DNA重组过程，需要限制酶和DNA连接酶参与；过程②是重组DNA的表达过程，需要核糖核苷酸和氨基酸做原料，分别完成转录和翻译过程。

（3）图三中，向导RNA上的识别序列存在于crRNA上。若α链剪切点附近序列为……TCCACAATC……，根据碱基互补原则，向导RNA相应的识别序列为……UCCACAAUC……；由此推测，tracrRNA、crRNA和Cas9蛋白组装的系统类似于基因工程中的限制酶。

（4）由图1可以看出，原核生物通过CRISPR/Cas系统抵抗外源遗传物质的入侵类似哺乳动物的二次免疫过程。

（5）一对名为露露和娜娜的基因编辑婴儿是世界首例免疫艾滋病的基因婴儿，也意味着中国在基因编辑技术用于疾病预防领域实现历史性突破。但这项研究也引起了争议，具体表现在：伦理上的担忧；CRISPR/Cas9基因编辑技术存在潜在脱靶效应；CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除CCR5基因后对其他基因的表达有可能存在影响。故选：ABC。