表觀遺傳是指DNA序列不改變,而基因的表達(dá)發(fā)生可遺傳的改變。DNA甲基化是表觀遺傳中最常見(jiàn)的現(xiàn)象之一。高等生物某些基因在啟動(dòng)子(通常位于基因的上游,是一段特殊的堿基序列,能夠決定相關(guān)基因的表達(dá)水平)上存在富含CpG二核苷酸的序列,稱(chēng)為“CpG島”。其中的胞嘧啶在發(fā)生甲基化后轉(zhuǎn)變成5-甲基胞嘧啶,但5-甲基胞嘧啶仍能與鳥(niǎo)嘌呤互補(bǔ)配對(duì)。細(xì)胞中存在兩種DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(如圖1所示),從頭合成型甲基轉(zhuǎn)移酶作用于非甲基化的DNA,使其半甲基化;日常型甲基轉(zhuǎn)移酶作用于半甲基化的DNA,使其全甲基化。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)DNA甲基化
不會(huì)
不會(huì)
(填“會(huì)”或“不會(huì)”)改變基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的堿基序列。
(2)由于圖2中過(guò)程①的方式是
半保留復(fù)制
半保留復(fù)制
,所以其產(chǎn)物都是
半
半
甲基化的,因此過(guò)程②必須經(jīng)過(guò)
日常型甲基轉(zhuǎn)移酶
日常型甲基轉(zhuǎn)移酶
(填“從頭合成型甲基轉(zhuǎn)移酶”或“日常型甲基轉(zhuǎn)移酶”)的催化才能獲得與親代分子相同的甲基化狀態(tài)。
(3)小鼠的A基因可編碼胰島素樣生長(zhǎng)因子-2(IGF-2),a基因無(wú)此功能(A、a位于常染色體上)。IGF-2是小鼠正常發(fā)育必需的一種蛋白質(zhì),缺乏時(shí)小鼠表現(xiàn)為個(gè)體矮小。在小鼠胚胎中,來(lái)自父本的A基因能夠表達(dá),來(lái)自母本的則不能表達(dá)。檢測(cè)發(fā)現(xiàn),這對(duì)基因的啟動(dòng)子在精子中是非甲基化的,在卵細(xì)胞中則是甲基化的。若純合矮小雌鼠與純合正常雄鼠雜交,則F1的表型為
全部正常
全部正常
。F1雌雄個(gè)體間隨機(jī)交配,則F2的表型及比例為
正常:矮小=1:1
正常:矮小=1:1
。
(4)臨床上5-氮雜胞嘧啶核苷常用于治療DNA甲基化引起的疾病。推測(cè)5-氮雜胞嘧啶核苷可能的作用機(jī)制之一是5-氮雜胞嘧啶核苷在
DNA復(fù)制
DNA復(fù)制
過(guò)程中摻入DNA,導(dǎo)致與DNA結(jié)合的甲基轉(zhuǎn)移酶活性降低,從而降低DNA的甲基化程度;另一種可能的機(jī)制是5-氮雜胞嘧啶核苷與“CpG島”中的
胞嘧啶
胞嘧啶
競(jìng)爭(zhēng)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶,從而降低DNA的甲基化程度。