อะไรจะเป็นคำอธิบายสำหรับการสังเกตนี้?
เบสที่เปลี่ยนแปลงเพียงหนึ่งตัวในยีน hemoglobin ทำให้โรคเม็ดเลือดแดงรูป镰刀 , ในขณะที่ deletion เบสหนึ่งตัวในอีกยีนหนึ่งทำลายโปรตีนทั้งหมด ทำไมการแก้ไขเล็ก ๆ จึงสำคัญมากกว่าอีกแบบ那么多 ?
เริ่มต้นด้วยการทำนาย ระบุปริมาณหรือลักษณะที่คุณจะเปรียบเทียบ แล้วตัดสินใจว่าหลักฐานอะไรที่จะแยกแยะคำอธิบายสองแบบได้
สร้างโมเดล
mutation (การกลายพันธุ์) คือการเปลี่ยนแปลงลำดับเบสของ DNA substitution (การแทนที่) สลับเบสหนึ่งตัว; หากคอดอนใหม่ยังคง coder กรดอะมิโนเดิม (การเปลี่ยนแปลงที่เงียบ) โปรตีนจะไม่เปลี่ยน, แต่การเปลี่ยนเป็นกรดอะมิโนอื่นอาจเปลี่ยนรูปร่างของโปรตีน, เช่น โรคเม็ดเลือดแดงรูป镰刀 การแทรกหรือ deletion เลื่อน reading frame (กรอบอ่าน): ทุกคอดอนหลังจุดเปลี่ยนจะถูกอ่านผิดพลาด, ดังนั้นโปรตีนมักจะถูกทำลาย Gene editing ด้วย CRISPR-Cas9 ใช้ guide RNA เพื่อหาลำดับที่กำหนดไว้และ enzyme Cas9 เพื่อตัดทั้งสองสายที่นั่น; การซ่อมแซมของเซลล์จึงปิดหรือเขียน ulangยีน
mutation: การเปลี่ยนแปลงลำดับเบสของ DNA; substitution: การกลายพันธุ์ที่สลับเบสหนึ่งตัวเป็นอีกตัว; reading frame: การจัดกลุ่มเบสเป็นคอดอนจากจุดเริ่มต้นคงที่; gene editing: การเปลี่ยนแปลงลำดับ DNA ที่เลือกไว้โดยเจตนา, ตัวอย่างเช่นด้วย CRISPR-Cas9.
เลือกหลักฐานที่นำมาทดสอบได้
เปรียบเทียบลำดับดีเอ็นเอกับโปรตีนที่ถูกสร้าง: การแทนที่คาดหมายว่าจะมีกรดอะมิโนเปลี่ยนเพียงตำแหน่งเดียว ในขณะที่การลบจะทำให้กรดอะมิโนทั้งหมดเปลี่ยนไปตั้งแต่จุดนั้นเป็นต้นไป ข้อมูลลำดับจะช่วยตัดสินระหว่างสองกรณีนี้
ในการแก้ไขยีน การหาลำดับบริเวณเป้าหมายหลังการซ่อมแซมจะแสดงว่าการตัดทำให้ยีนหยุดทำงานหรือมีการแทรกการเปลี่ยนแปลงตามที่ต้องการหรือไม่ การตรวจสอบผลข้างเคียง (off-target) จะใช้การหาลำดับบริเวณที่มีลักษณะคล้ายกันในพื้นที่อื่น
เริ่มจากปริมาณที่ทราบแล้ว
ระบุค่าที่ทราบและหน่วยของมัน เลือกความสัมพันธ์โดยพิจารณาว่าข้อสมมติฐานสอดคล้องกับเคสนี้ แล้วจัดรูปสมการก่อนแทนค่า
ที่ทราบ: ลำดับรหัส AUG CCU GGA UAA อ่านเป็นโคดอนสามตัว ลบฐานที่สี่ (C ตัวแรก) ลำดับจะกลายเป็น AUG CCG GAU AA โคดอนแรกยังคงสมบูรณ์ แต่โคดอนที่เหลือทั้งหมดถูกเลื่อนกรอบอ่าน และโคดอนหยุดถูกทำลาย — ribosome จะอ่านต่อเข้าสู่โคดอนที่ผิด การแทนที่ C ด้วย A แทนจะได้ AUG CAU GGA UAA: มีเพียงโคдонที่สองที่เปลี่ยนเท่านั้น
ตัวอย่าง:
ลำดับรหัสจำนวน 30 base สัมผัสกับการสูญเสียหนึ่ง base ใกล้จุดเริ่มต้น จำนวนโคดอนใดบ้างที่จะถูกอ่านผิดพลาด โดยใช้ลำดับเดียวกัน: ปริมาณที่ทราบ → โมเดล → ความสัมพันธ์ → การแทนค่า → หน่วยและตีความ? (คำตอบ: 30/3 = 10 โคดอน; การสูญเสียหนึ่ง base Near จุดเริ่มต้นจะเลื่อนทุก 10 ในขณะที่การแทนที่อาจเปลี่ยนได้สูงสุดเพียงหนึ่ง)
ตรวจสอบข้อสรุปและขอบเขต
โมเดลง่ายๆ นี้ครอบคลุมบริเวณรหัส; การกลายพันธุ์ในบริเวณควบคุมสามารถเปลี่ยนแปลงปริมาณโปรตีนที่ผลิตได้โดยไม่เปลี่ยนลำดับ ยีนการแก้ไขความปลอดภัยขึ้นอยู่กับอัตรา off-target ที่วัดจากการทดลอง ไม่ใช่แค่การออกแบบไกด์
กลับไปที่การสังเกตเดิม อธิบายว่าผลลัพธ์นี้สนับสนุนสิ่งใด มีเงื่อนไขใดบ้าง และเป็นอย่างไรในการทดสอบคำอธิบายอื่นที่ขัดแย้งกัน
เตือน:
การกลายพันธุ์มักเป็นอันตรายเสมอและเปลี่ยนโปรตีนเสมอ ข้อความนี้ไม่ถูกต้อง: การแทนที่แบบเงียบเปลี่ยนดีเอ็นเอแต่ไม่เปลี่ยนกรดอะมิโน การกลายพันธุ์จำนวนมากเกิดขึ้นนอกบริเวณรหัส และการกลายพันธุ์บางชนิดมีประโยชน์ — ความหลากหลายจากการกลายพันธุ์คือวัตถุดิบของการวิวัฒนาการ
จุดสำคัญ:
การกลายพันธุ์และการแก้ไขยีน: การแทนที่เปลี่ยนโคดอนหนึ่ง การแทรกและการลบจะเลื่อนกรอบอ่านและมักทำลายโปรตีน CRISPR-Cas9 แก้ไขโดยไกด์-RNA กำหนดเป้าหมายร่วมกับการตัดสองสาย ผลลัพธ์ได้รับการตรวจสอบด้วยการหาลำดับ
