Question

【題目】角膜環(huán)狀皮樣瘤（RDC）會(huì)影響患者視力甚至導(dǎo)致失明。圖1為調(diào)查的某RDC家系圖。

（1）此家系代代都有患者，初步判斷RDC為______性遺傳病。請(qǐng)說(shuō)明致病基因不可能位于X染色體上的理由：______。

（2）研究發(fā)現(xiàn)RDC患者的P蛋白僅中部的第62位氨基酸由精氨酸變?yōu)榻M氨酸，據(jù)此推測(cè)患者P基因由于堿基對(duì)______而發(fā)生突變。

（3）Cyclin D1是細(xì)胞周期調(diào)控基因，P蛋白能結(jié)合Cyclin D1基因的啟動(dòng)子，調(diào)控其轉(zhuǎn)錄。為研究突變型P蛋白是否還有結(jié)合Cyclin D1基因啟動(dòng)子的功能，設(shè)計(jì)了3種DNA探針：能結(jié)合P蛋白的放射性標(biāo)記探針（A）、能結(jié)合P蛋白的未標(biāo)記探針（B）、未標(biāo)記的無(wú)關(guān)探針（C），按圖2的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖3。

請(qǐng)將圖2使用探針的情況填入下表i、ii、iii處（填“不加”或“A”或“B”或“C”），完成實(shí)驗(yàn)方案。

分組 步驟	野生型P蛋白			突變型P蛋白
	1	2	3	4	5	6
步驟1	不加	i _____	ii ______	不加	同i	同ii
步驟2	A	A	iii ______	A	A	同iii

圖3結(jié)果說(shuō)明突變型P蛋白仍能結(jié)合Cyclin D1基因啟動(dòng)子，判斷的依據(jù)是______。

（4）P基因在HeLa細(xì)胞（宮頸癌細(xì)胞）中不表達(dá)。利用基因工程技術(shù)構(gòu)建穩(wěn)定表達(dá)野生型P基因的HeLa細(xì)胞系（甲）和穩(wěn)定表達(dá)突變型P基因的HeLa細(xì)胞系（乙），培養(yǎng)一段時(shí)間后，檢測(cè)各組細(xì)胞Cyclin D1基因表達(dá)水平，結(jié)果如圖4。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明______。

（5）綜合以上研究，從分子水平解釋雜合子患病的原因______。

Answer 1

【答案】顯 I-1患病，其女兒Ⅱ-11和Ⅱ-12不患病 替換 i:C ii:B iii:A 1、4組均出現(xiàn)雜交帶且位置相似，3、6未出現(xiàn)雜交帶 突變P蛋白激活Cyclin D1基因表達(dá)的能力遠(yuǎn)低于野生型P蛋白 突變型P蛋白與野生型P蛋白均能結(jié)合Cyclin D1基因啟動(dòng)子，但突變P蛋白激活Cyclin D1基因表達(dá)的能力降低，進(jìn)而改變細(xì)胞周期，使個(gè)體角膜出現(xiàn)病變（突變P蛋白激活Cyclin D1基因表達(dá)的能力降低，突變型P蛋白與野生型P蛋白競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合Cyclin D1基因啟動(dòng)子，干擾野生型P蛋白發(fā)揮作用，使個(gè)體角膜出現(xiàn)病變。）

【解析】

1、基因突變是指基因中的堿基對(duì)的增添、缺失或替換引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。基因突變的特點(diǎn)包括：普遍性、隨機(jī)性、不定向性、低頻性和多害少利性。

2、分析系譜圖可知，圖中皮樣瘤在代代中都有出現(xiàn)，判斷可能為顯性遺傳病，由于I-1父親患病，而后代中的女兒Ⅱ-11和Ⅱ-12不患病，則該遺傳病應(yīng)該為常染色體顯性遺傳病。

3、分析表格中實(shí)驗(yàn)方案可知，野生型P蛋白與突變型P蛋白構(gòu)成對(duì)照關(guān)系，野生型P蛋白的三組實(shí)驗(yàn)之間也形成對(duì)照關(guān)系，那么三組都應(yīng)該加入探針A，不同點(diǎn)在于1組步驟1未加探針，2組步驟1作為對(duì)照加入探針B，3組步驟1應(yīng)該加入探針C，同理，突變型P蛋白的三組實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與此相同。

（1）分析系譜圖可知代代都有患者，初步判斷RDC為顯性遺傳病，由于I-1父親患病，而后代中的女兒Ⅱ-11和Ⅱ-12不患病，則該病致病基因位于常染色體上，而不可能位于X染色體上。

（2）由于RDC患者的P蛋白僅中部的第62位氨基酸由精氨酸變?yōu)榻M氨酸，只有一個(gè)氨基酸的種類改變，據(jù)此推測(cè)患者P基因由于堿基對(duì)的替換引起的基因突變。

（3）根據(jù)題意，該實(shí)驗(yàn)的目的是研究突變型P蛋白是否還有結(jié)合Cyclin D1基因啟動(dòng)子的功能。題目中的DNA探針有三種：能結(jié)合P蛋白的放射性標(biāo)記探針（A），該探針可以與正常P蛋白結(jié)合且有放射性、能結(jié)合P蛋白的未標(biāo)記探針（B），該探針可以與正常P蛋白結(jié)合但是沒(méi)有放射性、未標(biāo)記的無(wú)關(guān)探針（C），該探針不能與P蛋白結(jié)合；根據(jù)野生型P蛋白和突變型P蛋白與探針的結(jié)合后電泳的情況判斷。實(shí)驗(yàn)中根據(jù)對(duì)照性原則，野生型1、2、3組之間由于構(gòu)成對(duì)照關(guān)系，分析可知，都需要加入探針A，1組未加探針，則2、3組分別需要加入探針B和C，同理野生型P蛋白和突變型P蛋白存在對(duì)照關(guān)系，因此三組處理與之相同。分析圖3結(jié)果可知，1、4組處理相同，均出現(xiàn)雜交帶且位置相似，3、6組處理相同，未出現(xiàn)雜交帶，因此說(shuō)明突變型P蛋白仍能結(jié)合Cyclin D1基因啟動(dòng)子。

（4）分析圖4可知，與對(duì)照組相比，穩(wěn)定表達(dá)野生型P基因的HeLa細(xì)胞系（甲）組中Cyclin D1基因表達(dá)的蛋白含量最高，突變型P基因的HeLa細(xì)胞系（乙）組中比對(duì)照組略高，說(shuō)明突變P蛋白激活Cyclin D1基因表達(dá)的能力遠(yuǎn)低于野生型P蛋白。

（5）綜合以上研究，雜合子中既有野生型P基因又有突變型P基因，表達(dá)后產(chǎn)生了野生型P蛋白和突變型P蛋白，而突變型P蛋白與野生型P蛋白均能結(jié)合Cyclin D1基因啟動(dòng)子，但突變型P蛋白激活Cyclin D1基因表達(dá)的能力降低，進(jìn)而改變細(xì)胞周期，使個(gè)體角膜出現(xiàn)病變。