PiggyBac 转座子在细胞中的转基因研究

摘
要
编码序列的载体 pDNA-piggyBac，以脂质体转染法分别进行细
胞转染试验。实验结果表明，以 PiggyBac 介导的绿色荧光蛋
白基因在哺乳动物细胞内能够高效的表达。由此可见，经改造
的 PiggyBac 转座子元件可以成为哺乳类动物细胞的高效转基
因载体。这就为进一步进行哺乳动物细胞转基因研究奠定了基
（3）唐丽莉,陈斌等,piggyBac 转座子及其转基因昆虫的应
用，安徽农业科学， 2010 年第 06 期； 请提供对于理
（4）颜海燕,钟伯雄等，昆虫转基因载体--piggyBac 转座子， 解、审查、评价
所申报作品具
蚕业科学， 2000 年 第 Z1 期
有 参 考 价 值 的 （5）Collier,L，S．，Carlson，C．M．，Rwimohm，S．，Dupuy,AJ．，
报作品相同或相关领域的专家学者或专业技术人员；
指 姓名 导
所在学院 教
师 研究方向
情 况 单位电话
韩增胜
职称
副教授
环境与化学工程学院
生物技术制药
8061569
电子邮箱
请对申报者申报
该作品的实验数据真实可靠。
情况的真实性作
出阐述
签字：
年月日
PiggyBac 转座子是当前国际上最最为看好的转座子之一，
其在哺乳动物及其细胞转基因研究方面尚需要许多工作要
为哺乳动物细胞抗性筛选基因。在实验起始阶段，设计引物人
学
工合成引物序列，利用引物经聚合酶链式反应法（PCR）扩增
术
获得 GFP 基因序列。将该基因转入克隆质粒载体 pIR-CMV。转
论
入大肠杆菌感受态细胞 DH5α中，进行扩增。然后，提取重组
文
质粒进行 PCR 鉴定，获得 pIR-CMV-GFP 载体，与含有 PiggyBac
转座子是基因组中一段可移动的 DNA 序列，可以通过切割、重新整合 等一系列过程从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置（Barbara Mclintock）。这一元件不仅可用于分析生物遗传进化上分子作用引起的一 些现象，而且为基因工程和分子生物学研究提供了强有力的工具。在昆虫、 家蚕以及模式生物果蝇中，研究者已经成功应用转座子元件，如 P 因子， 获得了转基因果蝇新品系，但是多数类似的转座子元件不能独立应用于哺 乳类动物，直到最近几年，国际上研究者逐渐开发出了几种，其中 Sleeping Beauty（SB）研究最多，但是 SB 载体系统存在诸如转座效率低和携带目标 基因容量小等很多问题，限制了其进一步的应用。
摘要
本实验应用现代生物技术和分子克隆技术方法，将 PiggyBac 转座子元件改造 成适合哺乳类动物细胞的高效转基因载体。该基因载体以绿色荧光蛋白（green fluorescent protein，GFP）基因为报告基因，以新霉素抗性（Nero）基因为哺 乳动物细胞抗性筛选基因。在实验起始阶段，设计引物人工合成引物序列，利用 引物经聚合酶链式反应法（PCR）扩增获得 GFP 基因序列。将该基因转入克隆质粒 载体 pIR-CMV。转入大肠杆菌感受态细胞 DH5α中，进行扩增。然后，提取重组质
表情 论文题目 况 宿舍地址
PiggyBac 转座子在细胞中的转基因研究
三舍 521
手机
宿舍电话 8508610
电子邮箱
姓 名 性别 年龄
学院
专业 年级
刘瑞亮 男 其他 曾凡兴 男 作者 情况 张中峰 男
刘彦伯 男
23 环境与化学工程学院 生物工程 2008 22 环境与化学工程学院 生物工程 2008 22 环境与化学工程学院 生物工程 2008 22 环境与化学工程学院 生物工程 2008
签字： 年月日
请对作品的意 义、技术水平、 适用范围及推广 前景作出您的评 价
其它说明
签字： 年月日
10
E．参赛作品打印处
PiggyBac 转座子在细胞中的转基因研究
前言
现有的转基因动物技术主要有原核显微注射法、核移植法和病毒介导的转基 因技术。前两种技术所导入的转基因元件在动物基因组整合率很低，整个实验操 作复杂，所需成本很高。而由病毒介导的转基因技术所存在的主要问题是病毒对 宿主细胞造成潜在的危险，即便是复制缺陷型的重组病毒，同样存在病毒的生物 安全性问题，因此，急需探索新的用于动物转基因技术制备的元件。转座子已在 低等生物中被有效用于大规模地转基因和基因诱变分析，在对酵母、线虫和果蝇 等模式生物的基因功能研究中起了重要作用。然而，由于缺少高效的转座系统， 在哺乳动物中转座子的运用还相当有限。
品 C．数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D．生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健
分 康、卫生、食品等） E．能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化
类 工、生态、环保等）
本项目旨在改造来自于昆虫类的转座子 PiggyBac，经过启
动子筛选和序列修饰，以其获得一种高效转基因技术，从而为
哺乳类动物转基因制备和人类基因治疗载体的研制奠定基础。
签字：
年月日
其它说明
9
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D2.教师情况及对作品的说明
说明：1、跨一级学科申报的参赛作品填写。
2、由指导教师本人亲笔签名；
3、指导教师原则上应具有副高及以上专业技术职称，并是与申
报作品相同或相关领域的专家学者或专业技术人员；
指 姓名 导
所在学院 教
师 研究方向
情 况 单位电话
职称 电子邮箱
请对申报者申报 情况的真实性作 出阐述
础。
5
作品在何时、 何地、何种机构 举行的会议上 无 或报刊上发表 及所获奖励
（1）邓海莹, 张磊等，piggyBac 转座子生产转基因动物研究
进展， 中国畜牧兽医学会动物繁殖学分会第十四届学术
研讨会论文集，2008；
（2）张博, 陈兵等， 昆虫的转座子及其功能， 昆虫知识,
2009 , 46 (2):187～195；
可作为基因功能鉴定的有效工具，探寻人类功能基因的
确证，发现人类疾病如肿瘤、癌症等相关重要功能基
因。
本实验应用现代生物技术和分子克隆技术方法，将
PiggyBac 转座子元件改造成适合哺乳类动物细胞的高效转基
因载体。该基因载体以绿色荧光蛋白（green fluorescent
protein，GFP）基因为报告基因，以新霉素抗性（Nero）基因
依据现有资料表明，转座子具有高效的基因组间转移功能，
作品撰写的目 的和基本思路 结合目前国际上已有的一些研究报道，针对来自于昆虫的
PiggyBac 转座子系统进行改建，从基因启动子、靶基因序列
筛选以及转染方法等方面开展研究，探索新型高效的转动物技
术方法。
本课题采用现代先进的分子生物学技术，将 PiggyBac 转座
樊帆 男 22 环境与化学工程学院 生物工程 2008
1989.10 2008
电话
3
B1．申报作品情况（自然科学类学术论文）
说明： 1．作品分类请按作品的学术方向或所涉及的主要学科领域填写；
作品全称 （D） A．机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控
作 制、工程、交通、建筑等） B．信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）
PiggyBac（以前叫做 IFP2）转座子是一个来源于鳞翅目昆虫的 DNA 型转座子， 且具有种间分布多样性和种内分布多样性。piggyBac 在宿主基因组中特异性插入 TTAA 靶位点,并形成靶位点重复。且其具有整合效率高、负载容量大、转基因可长 期稳定地表达、转基因以单拷贝形式整合、易于确定整合位点等优点。本项目旨 在改造来自于昆虫类的转座子 piggyBac，经过启动子筛选和序列修饰，以其获得 一种高效转基因技术，从而为哺乳类动物转基因制备和人类基因治疗载体的研制 奠定基础。
nitric oxide synthase deficient mice．Transgenic
Res 16,193-201．
6
学院团委意见
（盖章） 年月 日
7
C.当前国内外同类课题研究水平概述
说明：1.申报者必须根据作品类别和情况填写； 2.填写此栏有助于评审。
目前现有的转基因动物技术主要应用经典的原核显微注射法和核移植 法，该技术存在缺陷是转基因元件在动物基因组整合率很低，整个实验操 作复杂，所需成本很高。随后开发的病毒介导的转基因技术，可以获得高 效率的转基因，但是问题是病毒对宿主细胞造成潜在的危险，即便是复制 缺陷型的重组病毒，同样存在病毒的生物安全性问题，因此，急需探索新 的用于动物转基因技术制备的元件。
（6） Davie，S．A．，Maglione，J．E．，Manner,C．k，Young,D，，
Cardiif,ILD．，Macleod,C⋯L end Ellies，L．G
(2007)．Effects of FvB，NJ and C57BI／6J strain
backgrounds on mammary mmor phenotype in inducible
共青团燕山大学委员会 2010 年 10 月
1
说
明
1．申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。 2．申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项 目填写 A1 或 A2 表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学 社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写 B1、B2 或 B3 表。其中科技发明制作类分成两类：A 类指科技含量 较高、制作投入较大的作品；B 类指制作投入较小，对生产技术或 社会生活带来便利的小发明、小制作。所有申报者可根据情况填 写 C 表。评分表也只需所则对应的表格填写即可。 3．表内项目填写时一律打印，字迹要端正、清楚，此申报书 可复制。 4．序号、编码由燕山大学第十五届“世纪杯”大学生课外学 术科技作品竞赛组委会填写。 5．参赛作品及有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本）， 请以 4 号楷体_GB 打印在 A4 纸上，附于“E 参赛作品打印处”。行 距：固定值 26，页边距：左右 2.5cm，上下 2.5cm。 6．作品申报书须按要求以学院为单位统一报送。报送地址： 燕山大学大学生科学技术协会办公室(东区大学生活动中心 210)。 7、其他事宜可咨询校团委科技实践部李飞虎，8057103。或 咨询校科协，8062370（19:00-21:30）。
请 对 作 品 的 意 做。本研究旨在构建成的转座子基因载体能够有效地将目
义、技术水平、 标基因转入靶细胞并有效表达，具有较强的实践意义。可
适用范围及推广 应用于转基因小鼠模型以及人类基因治疗相关研究中；可
前景作出您的评 作为基因功能鉴定的有效工具，探寻人类功能基因的确证，
价
发现人类疾病如肿瘤、癌症等相关重要功能基因。
2
A1．申报者情况（个人项目）
作 姓名
品 学院名称
负 作品题目
责 人
宿舍地址
情 宿舍电话 况
合 姓名 作 者 情 况
性别
年龄
性别 专业
手机
电子邮箱
学院
年级
出生年月 年级
专业
电话
A2 申报者情况（集体项目）
姓名
查鑫华
性别
男
出生年月
申报 学院 环境与化学工程学院 专业 生物工程 年级
者代 作品名称 PiggyBac 转座子在细胞中的转基因研究
现有技术及技
and Larguespada,D．A．(2005)．Cancer gene discovery
术文献的检索
in solid tumonrs using transposon-based somatic
目录
mutagencsis in the mouse．Nature 436,272-276；
序号： 编码：
燕山大学
第十五届“世纪杯”大学生课外学术科技作品竞赛
作品申报书
作品名称： PiggyBac 转座子在细胞中的转基因研究
所属学院：
环境与化学工程学院
申报者姓名
(集体名称)：
查鑫华
类别：
■自然科学类学术论文 □哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 □科技发明制作 A 类 □科技发明制作 B 类
因此，本项目旨在改造来自于昆虫类的转座子 PiggyBac，经过启动子 筛选和序列修饰，以其获得一种高效转基因技术，从而为哺乳类动物转基 因制备和人类基因治疗载体的研制奠定基础。
8
D1.指导教师情况及对作品的说明
说明：1．由指导教师本人亲笔签名；
2．指导教师原则上应具有副高及以上专业技术职称，并是与申
作 品 的 科 学 子元件改造成适合哺乳类动物细胞的转基因载体，实现了转基
性 、 先 进 性 及 因在哺乳动物体内的高效表达，为进一步进行哺乳动物细胞转
独特之处
基因研究奠定了基础。
4
构建成的转座子基因载体能够有效地将目标基因转入靶细胞
并有效表达。具体应用包括：
作品的实际应 用价值和现实 意义
可应用于转基因小鼠模型以及人类基因治疗相关研究 中；