基因編輯與基因工程
Cre-loxP系統(tǒng)能夠實現(xiàn)特定基因的敲除，其技術過程如圖1所示。

（1）Cre酶能隨機識別DNA分子上的兩個相同的loxP序列，并在其中的特定位點切斷DNA雙鏈，其功能類似于基因工程中的

限制

限制

酶。重新連接切口后，保留圖1中片段

2

2

（填序號），就能實現(xiàn)目標基因的敲除。
（2）“腦彩虹”是一項最新的大腦成像技術，通過熒光蛋白“點亮”大腦內的神經(jīng)元，幫助科學家了解大腦。
Ⅰ.研究者設計圖2所示的DNA片段。若已知三種熒光蛋白的氨基酸序列，則可通過

化學方法人工合成

化學方法人工合成

的方法獲得相關基因，再利用限制酶和

DNA連接

DNA連接

酶將三種熒光蛋白基因和兩種loxP序列、啟動子M與運載體連接，形成

重組DNA分子

重組DNA分子

，將其導入小鼠的

受精卵

受精卵

細胞中，經(jīng)過篩選、培育，獲得轉基因小鼠。
Ⅱ.在Cre酶的幫助下，一些熒光蛋白基因可能會被隨機“剪掉”，但兩個loxP1或兩個loxP2之間的基因，最多會被Cre酶敲除一次。同時該轉基因小鼠細胞內存在連接有啟動子N（由信號分子X開啟）的Cre酶基因，因此該小鼠“腦彩虹”的出現(xiàn)可受X的調控：
①若無X作用時，該小鼠腦組織的色彩為

紅

紅

色，其他組織細胞顏色為

無

無

色。
②有信號分子X作用時，該小鼠腦組織出現(xiàn)“腦彩虹”，請闡述機理：

有X作用時，該小鼠腦組織細胞啟動Cre酶表達，但不同腦細胞中Cre酶識別的loxP序列或作用結果可能不同有可能隨機敲除兩個loxP1之間的紅色熒光蛋白基因，此時為細胞為黃色；有可能敲除兩個loxP2之間的紅色和黃色熒光蛋白基因，此時為細胞藍色；也有可能未成功敲除熒光蛋白基因，此時為細胞為紅色。不同腦細胞差異表達紅色、黃色或藍色熒光蛋白基因，出現(xiàn)“腦彩虹”

有X作用時，該小鼠腦組織細胞啟動Cre酶表達，但不同腦細胞中Cre酶識別的loxP序列或作用結果可能不同有可能隨機敲除兩個loxP1之間的紅色熒光蛋白基因，此時為細胞為黃色；有可能敲除兩個loxP2之間的紅色和黃色熒光蛋白基因，此時為細胞藍色；也有可能未成功敲除熒光蛋白基因，此時為細胞為紅色。不同腦細胞差異表達紅色、黃色或藍色熒光蛋白基因，出現(xiàn)“腦彩虹”

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