Question

角膜环状皮样瘤（RDC）会影响患者视力甚至导致失明。图1为调查的某RDC家系图。

（1）此家系代代都有患者，初步判断RDC为______性遗传病。请说明致病基因不可能位于X染色体上的理由：______。

（2）研究发现RDC患者的P蛋白仅中部的第62位氨基酸由精氨酸变为组氨酸，据此推测患者P基因由于碱基对______而发生突变。

（3）Cyclin D1是细胞周期调控基因，P蛋白能结合Cyclin D1基因的启动子，调控其转录。为研究突变型P蛋白是否还有结合Cyclin D1基因启动子的功能，设计了3种DNA探针：能结合P蛋白的放射性标记探针（A）、能结合P蛋白的未标记探针（B）、未标记的无关探针（C），按图2的步骤进行实验，结果如图3。

请将图2使用探针的情况填入下表i、ii、iii处（填“不加”或“A”或“B”或“C”），完成实验方案。

分组 步骤	野生型P蛋白	突变型P蛋白
1	2	3	4	5	6
步骤1	不加	i _____	ii ______	不加	同i	同ii
步骤2	A	A	iii ______	A	A	同iii

图3结果说明突变型P蛋白仍能结合Cyclin D1基因启动子，判断的依据是______。

（4）P基因在HeLa细胞（宫颈癌细胞）中不表达。利用基因工程技术构建稳定表达野生型P基因的HeLa细胞系（甲）和稳定表达突变型P基因的HeLa细胞系（乙），培养一段时间后，检测各组细胞Cyclin D1基因表达水平，结果如图4。

实验结果说明______。

（5）综合以上研究，从分子水平解释杂合子患病的原因______。

Answer

显 I-1患病，其女儿Ⅱ-11和Ⅱ-12不患病 替换 i:C ii:B iii:A 1、4组均出现杂交带且位置相似，3、6未出现杂交带 突变P蛋白激活Cyclin D1基因表达的能力远低于野生型P蛋白 突变型P蛋白与野生型P蛋白均能结合Cyclin D1基因启动子，但突变P蛋白激活Cyclin D1基因表达的能力降低，进而改变细胞周期，使个体角膜出现病变（突变P蛋白激活Cyclin D1基因表达的能力降低，突变型P蛋白与野生型P蛋白竞争结合Cyclin D1基因启动子，干扰野生型P蛋白发挥作用，使个体角膜出现病变。）

【解析】

1、基因突变是指基因中的碱基对的增添、缺失或替换引起的基因结构的改变。基因突变的特点包括：普遍性、随机性、不定向性、低频性和多害少利性。

2、分析系谱图可知，图中皮样瘤在代代中都有出现，判断可能为显性遗传病，由于I-1父亲患病，而后代中的女儿Ⅱ-11和Ⅱ-12不患病，则该遗传病应该为常染色体显性遗传病。

3、分析表格中实验方案可知，野生型P蛋白与突变型P蛋白构成对照关系，野生型P蛋白的三组实验之间也形成对照关系，那么三组都应该加入探针A，不同点在于1组步骤1未加探针，2组步骤1作为对照加入探针B，3组步骤1应该加入探针C，同理，突变型P蛋白的三组实验的设计与此相同。

（1）分析系谱图可知代代都有患者，初步判断RDC为显性遗传病，由于I-1父亲患病，而后代中的女儿Ⅱ-11和Ⅱ-12不患病，则该病致病基因位于常染色体上，而不可能位于X染色体上。

（2）由于RDC患者的P蛋白仅中部的第62位氨基酸由精氨酸变为组氨酸，只有一个氨基酸的种类改变，据此推测患者P基因由于碱基对的替换引起的基因突变。

（3）根据题意，该实验的目的是研究突变型P蛋白是否还有结合Cyclin D1基因启动子的功能。题目中的DNA探针有三种：能结合P蛋白的放射性标记探针（A），该探针可以与正常P蛋白结合且有放射性、能结合P蛋白的未标记探针（B），该探针可以与正常P蛋白结合但是没有放射性、未标记的无关探针（C），该探针不能与P蛋白结合；根据野生型P蛋白和突变型P蛋白与探针的结合后电泳的情况判断。实验中根据对照性原则，野生型1、2、3组之间由于构成对照关系，分析可知，都需要加入探针A，1组未加探针，则2、3组分别需要加入探针B和C，同理野生型P蛋白和突变型P蛋白存在对照关系，因此三组处理与之相同。分析图3结果可知，1、4组处理相同，均出现杂交带且位置相似，3、6组处理相同，未出现杂交带，因此说明突变型P蛋白仍能结合Cyclin D1基因启动子。

（4）分析图4可知，与对照组相比，稳定表达野生型P基因的HeLa细胞系（甲）组中Cyclin D1基因表达的蛋白含量最高，突变型P基因的HeLa细胞系（乙）组中比对照组略高，说明突变P蛋白激活Cyclin D1基因表达的能力远低于野生型P蛋白。

（5）综合以上研究，杂合子中既有野生型P基因又有突变型P基因，表达后产生了野生型P蛋白和突变型P蛋白，而突变型P蛋白与野生型P蛋白均能结合Cyclin D1基因启动子，但突变型P蛋白激活Cyclin D1基因表达的能力降低，进而改变细胞周期，使个体角膜出现病变。