Question

【題目】遲發性脊椎骨骺發育不良（簡稱SEDL)是一類軟骨發育不良遺傳病。因其發病較晚（一般10歲后才出現典型癥狀）而很難對癥狀前患者進行診斷。研究者對某SEDL家系進行了調查，結果如圖1（省略的家系成員均與此病無關），圖中除第V代個體外其余均已成年。

（1）據圖1分析， SEDL是由 _________性基因控制的遺傳病，其致病基因最可能位于___染色體上。圖中第V代個體中，可以確定為雜合子的是_______。

（2）為了實現對SEDL的早期診斷和遺傳預測，研究者利用遺傳標記DXSI6對該家系成員進行分析。已知DXSI6是一類含有CA雙核苷酸重復序列的標記，根據長度不同表示為Dl、D2、D3……。該家系部分成員DXSI6標記如圖2所示。

①由圖推測，遺傳標記________ (填“D2”、“D8”或“D10”）可作為SEDL致病基因的標記。

②結合圖1、圖2,推測家系中未能提供檢測樣本的13號個體的DXSI6標記是___。

（3）為了闡明SEDL發病的分子機制，研究人員對SEDL的致病基因和相應正常基因的結構及表達過程進行了研究。

① 根據圖3信息分析，I序列與Sedlin蛋白的氨基酸序列_______（存在／不存在）對應關系。

② 提取患者、攜帶者和正常人的 mRNA，經逆轉錄獲得cDNA后PCR擴增其正常基因和致病基因，結果如下表所示。

mRNA來源	患者	攜帶者	正常人
擴增產物長度（bp）	567、425	679、567、537、425	679、537

經檢測，SEDL患者體內不含Sedlin蛋白。推測患者發病的原因：結合圖 3和上表數據可以推知，致病基因的成熟mRNA缺失_______序列（用E1-E5，回答）；

由圖3中兩種成熟mRNA皆能翻譯形成正常的 Sedlin 蛋白推測，該 mRNA的________位于患者缺失的 mRNA序列內，導致翻譯無法啟動。

③ 基因測序結果表明：與正常基因相比，致病基因僅在I2區域發生了A/T→C/G堿基對的替換，這種變異方式屬于____________。該變化可引起前體加工過程剪接方式的改變，最終影響蛋白質的合成。

Answer 1

【答案】隱 X 20號 D2 D2和D8 不存在 E3 起始密碼子 基因突變

【解析】

由遺傳系譜圖可知，該家系中全是男性患者，又因為Ⅱ3患病，但其父親Ⅰ1不患病，故不是伴Y遺傳。無中生有為隱性，又因為該病男性患者的比例多于女性患者的比例，最可能是伴X隱性遺傳病。

根據遺傳標記結果可知，12號患者只有D2一種標記，故D2可以作為SEDL致病基因的標記。

根據基因表達過程可知，兩種長度不同的成熟mRNA均能翻譯成正常的SEDL蛋白。

根據PCR對正常基因和致病基因擴增的結果分析可知，患者即隱性純合子的擴增產物長度分別是567、425；正常人即顯性純合子的擴增產物長度是：679、537。

（1）由Ⅰ1×Ⅰ2→Ⅱ3，無中生有為隱性，又因為圖中患者均為男性，而Ⅱ3的父親Ⅰ1正常，因此最可能是伴X隱性遺傳病。第V代個體中，20號的父親是患者，故20號一定是雜合子。

（2）①根據圖1分析可知，在5、6、12、14、15、20、21、22個體中，肯定含有致病基因的有5、12、20，結合圖2分析，5、12、20都含有D2基因，故推測D2可以作為該病致病基因的標記。

②由圖1和圖2可知，5號是攜帶者，含有D2和D10，6號正常，含有D8，可知13、14、15號都可能為攜帶者，而圖2顯示14號含有D2和D8，又因為22號含有D2和D8，故推測13號很可能同時含有D2和D8。

（3）①由圖可知，I區域的核苷酸序列轉錄后的序列被剪切掉，再進行翻譯，故推測I區域的序列與Sedlin蛋白的氨基酸不存在對應關系。

②由圖3可知，兩種成熟mRNA長度相差一個E2對應的序列即142bp，結合PCR擴增產物可知，正常人和患者兩種反轉錄產物的長度差均為：679-567=112bp；537-425=112bp，說明致病基因缺少了一部分核苷酸序列；結合正常基因各序列的長度E3的長度為112bp，故推測致病基因的成熟mRNA缺少了E3序列，可能導致對應的成熟mRNA缺少了起始密碼子，不能進行翻譯，從而導致不能合成SEDL蛋白。

③堿基對由A/T→C/G，屬于基因突變中堿基對的替換。該突變可能導致了mRNA前體加工過程剪接方式的改變，最終影響蛋白質的合成。