1. [5 points] During the process of somatic cell nuclear transfer, in general what types of changes must occur in the nucleus for the procedure to be successful?  How are these processes regulated at the molecular level during SCNT? (Note: you do not have to name specific genes.)

Cell type-specific genes are turned off. Early embryonic genes involved in totipotency/pluripotency are turned on (2 points).

If students outlined the process of SCNT but mentioned idea of reprogramming then - 1pt

These changes are generally thought to involve epigenetic changes that typically silence early embryonic genes as development progresses. Mechanistically, this involves the modification of promoter regions with methyl groups and/or by the modification of histone tails that can repress or enhance transcription (3 points).

2. [15 points] The following chart show the results of cloning nuclei from several cell lines (e.g. v6.5, v18.6, etc.) derived from two different genetic strains of mice (F1 and 129). Note: your answers require no prior knowledge of these strains or the specific cell lines listed)

a.  [5 points] What is the main conclusion that can be drawn based on the results of these data with respect to success of the cloning experiments?

The main conclusion from this data is that genetic background can alter efficiency of cloning by nuclear transfer.

If the student merely mentions or summarizes the results from the table, then - 1 point.

b.  [5 points] Give one possible cell intrinsic differences between v6.5 cells and

LJG- 13 cells that could play a role in their different results in this assay.

Possible responses include:

●    Different DNA sequence at important locus such as promoter or coding sequence of a pluripotency gene

●    Chromosomal abnormalities in one of the ES cell lines

●    Different state of histone modification, DNA methylation, or chromatin configuration

●    Cell cycle status

●    One cell line might be more fragile and thus prone to technical malfunction

●    Differing telomere length

Other responses are acceptable as long as they are plausible and fully explained (-3 points if no explanation is provided)

Passage number is not a mechanistic answer as it is not a cell intrinsic feature. - 5pts

Passage number could affect one of the above processes, but students needed  to be specific. If they go on and discuss a potential mechanistic answer then only -3pts

Culture, growth factors, media conditions are also not intrinsic features.

c.  [5 points] For the potential factor you mention above, describe a brief experimental plan to test whether this factor is responsible for the differences between v6.5 cells and LJG-13 cells in this assay. Include in this plan roughly how you would perform the experiment, what your readout would be and what you could conclude based on your results.

Most answers will be acceptable as long as they tested whether the factor could be responsible for the differences. The experiments need not be extremely complex, but the key is to have appropriate controls.

If the experiment only provides correlative evidence, not causative evidence, -3 points.

If your answers or experiments are too broad or lack feasibility in how they are carried out, -3 points.

3.  [12 points total] Your colleague claims that he identified a pluripotent stem cell population in adult fat in the mouse; however, you have doubts. What types of experiments would you like to see to convince you that these cells are indeed pluripotent?

Name two specific types of functional experiments and why they each would be informative. If necessary, state your assumptions.

Describe experiments such as chimeras, germline contribution, or tetraploid complementation.

Some students described immunostaining or gene expression analysis. These are not  valid as they are not functional tests of pluripotency. Expressing certain genes does not necessarily mean that these cells are pluripotent. To prove pluripotency, one must conduct functional tests. -4pts

Studies just showing that they are stem cells and grow are not tests of pluripotency, -4   points. Pluripotency is a marker that the cell CAN differentiate into multiple lineages, not simply that it can propagate or divide indefinitely.

4. [8 points total] Recently, the power of cloning to rescue endangered or      extinct species was demonstrated by   applying nuclear transfer methods to   save the mouflon, a species of wild sheep (left half of figure). This result    piqued a fair amount of general interest, not because of the great

public love affair with the mouflon or a generalized concern over species going extinct,   but because of its possible implications for the return of other, more exotic, species from the jaws of extinction (as pictured on the right). Suppose a wealthy investor came to you with a proposal to create a real-life Jurassic Park (naturally, with far more detailed strategy to contain the animals), asking for your scientific analysis of their plan to use     SCNT to bring back dinosaurs.

a. [3 points] Considering all of the materials and technical steps involved in the process of nuclear transfer, list two problems you envision will be encountered by their team of scientists.