表观遗传调节异常是肿瘤发生发展的重要因素之一,N6-甲基腺苷(m6A)是真核生物mRNA上最常见的一种修饰。研究发现,胃癌细胞中存在m6A去甲基化酶(ALKBH5)过表达和STC2(癌症相关基因)mRNA的m6A修饰水平降低的异常现象。科研人员利用基因工程技术实现ALKBH5基因沉默和STC2基因的过表达,以研究ALKBH5介导的m6A甲基化修饰对胃癌细胞迁移的影响。
注:A、B、C、D为四种引物序列;BamHⅠ、HindⅢ、SacⅠ为限制酶
(1)已知STC2基因的α链为转录的模板链,据图1分析,利用PCR扩增目的基因时,需要在引物 的5'端添加BamHI识别序列和强启动子序列,在引物 的5'端添加SacI识别序列。
(2)为确保目的基因正确插入质粒,需要选择 限制酶切割质粒。将重组质粒导入大肠杆菌体时,可利用潮霉素和卡那霉素筛选出导入重组质粒的大肠杆菌,试简要表述筛选思路: 。
(3)研究人员分别用不同方式处理胃癌细胞,并测得胃癌细胞迁移标志蛋白含量如下:
根据结果推测ALKBH5基因影响胃癌迁移的机理是 。
答案解析
(1) C B
(2) BamHⅠ、SacⅠ 依次使用含卡那霉素的培养基和含潮霉素的培养基筛选,能够在含卡那霉素培养基中生长,而不能在含潮霉素培养基中生长的大肠杆菌即为导入重组质粒的大肠杆菌
(3)ALKBH5基因过表达导致STC2基因表达的mRNA去甲基化,进而导致STC2基因过表达而引起癌细胞迁移
解析
【分析】
基因工程技术的基本步骤:
1、目的基因的获取:方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成
2、基因表达载体的构建:是基因工程的核心步骤,基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
3、将目的基因导入受体细胞:根据受体细胞不同,导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法;将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法;将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
4、目的基因的检测与鉴定:(1)分子水平上的检测:①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术;②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术;③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。(2)个体水平上的鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】
(1)据图1分析,利用PCR扩增目的基因STC2时,由于DNA复制时子链的延伸方向为5’到3’,且STC2基因的α链为转录的模板链,需要在引物C的5'端添加BamHI识别序列和强启动子序列,在引物B的5'端添加SacI识别序列。
(2)根据图1可知,目的基因STC2的两侧有BamHⅠ、SacⅠ的识别位点,二者且不会把强启动子切割掉,故为确保目的基因正确插入质粒,需要选择BamHⅠ、SacⅠ限制酶切割质粒。将重组质粒导入大肠杆菌体时,可利用潮霉素和卡那霉素筛选出导入重组质粒的大肠杆菌,由于限制酶BamHⅠ和SacⅠ破坏了潮霉素抗性基因,故可依次使用含卡那霉素的培养基和含潮霉素的培养基筛选,能够在含卡那霉素培养基中生长,而不能在含潮霉素培养基中生长的大肠杆菌即为导入重组质粒的大肠杆菌。
(3)根据题意“胃癌细胞中存在m6A去甲基化酶(ALKBH5)过表达和STC2(癌症相关基因)mRNA的m6A修饰水平降低的异常现象”,并结合图示可知,ALKBH5基因过表达导致STC2基因表达的mRNA去甲基化,进而导致STC2基因过表达而引起癌细胞迁移。