Question

2018年11月，南方科技大学副教授贺建奎借助基因编辑技术，诞生了第一例能天然抵抗HIV的婴儿。CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割（如图所示）。请据图

（1）向导RNA中的双链区遵循_____________。

（2）若α链剪切位点附近序列为……TCCAGAATC……，则相应的识别序列为_______________________。

（3）Cas9蛋白由基因C指导在________中合成。图丙代表的是一个________分子的结构简图，组成该分子的单体是_________，图中被运输的氨基酸是________。（脯氨酸密码子为CCG，精氨酸密码子为CGG，丙氨酸密码子为GCC，甘氨酸密 码子为GGC）

（4）基因C在编码蛋白质时，控制最前端几个氨基酸的DNA序列如图乙所示（起始密码子为AUG或GUG）。在发生转录时，作为模板链的是图中的________（填“a”或“b”）链。若由于基因C中一个碱基对发生替换，而导致合成的肽链中第3 位氨基酸变成了亮氨酸（密码子有CUU、CUC、CUA、CUG），则该基因中碱基对替换情况是___________。

Answer

碱基互补配对原则 ．．．．．．UCCAGAAUC．．．．．． 核糖体 tRNA 核糖核苷酸 丙氨酸 b G//C 替换成 C//G

【解析】

据图分析，图甲中目标DNA中间的一条链上的碱基序列与向导RNA的识别序列碱基互补配对，引导核酸内切酶Cas9将目标DNA的该片段两条单链都切开；图乙为基因C的结构图，含有两条单链；图丙为tRNA，是翻译过程中转运氨基酸的根据，其下端的三个碱基为反密码子，与mRNA上的密码子配对。

（1）向导RNA中的双链区应遵循碱基互补配对原则。

（2）由于图中的识别序列和α链上的碱基序列都与对应的DNA单链上的碱基互补配对，所以向导RNA上相应的识别序列为 ．．．．．．UCCAGAAUC．．．．．．。

（3）Cas9蛋白属于蛋白质，在核糖体中合成；图丙代表的是tRNA分子的结构简图，组成该分子的单体是核糖核苷酸；tRNA运输的氨基酸由mRNA上的密码子来决定，而密码子的阅读顺序应沿图丙中核糖体的移动方向来阅读，故密码子应为GCC，其决定的氨基酸为丙氨酸。

（4）分析图乙可知，由于密码子为AUG或GUG，其对应的模板链上的碱基序列为TAC或CAC，因此模板链为b链；以b链为模板转录成的mRNA的碱基序列为GUAUGCAAGUCUCC， AUG为起始密码子，故第3个氨基酸的密码子为GUC，若由于基因C中一个碱基对发生替换，而导致合成的肽链中第3位氨基酸变成了亮氨酸，其密码子有CUU、CUC、CUA、CUG，则对比GUC可知，密码子由GUC变成 了 CUC，故推知该基因中碱基对替换情况是G//C替换成C//G。