双刊征稿丨CRPS和Trends in Chemistry联合特刊：核酸化学

作为Cell Press细胞出版社旗下一本高水平定位的开放获取期刊，Cell Reports Physical Science发表的文章涵盖了材料科学、化学、生物医学、物理及工程学等物质科学各个领域的前沿成果。同时，我们也为本刊作者在全球地域性分布的广度感到自豪！我们致力于为研究者提供一个独特、开放的论坛，促进多学科间的交叉融合。

Trends in Chemistry是Cell Press细胞出版社旗下的综合性化学专业综述期刊，为化学各个阶段的重要观点和变革性概念提供了一个全球性平台。化学领域的新前沿将对当今世界面临的许多严峻挑战产生重大影响，我们通过精心设计的多类型文章，旨在让从学生到顶尖科学家的化学研究者都能了解该领域最紧迫的问题。Trends in Chemistry重点介绍分析化学、无机化学、有机化学、物理化学和理论化学的各个方面，涵盖主题包括：生物化学、催化、胶体、环境化学、材料、医学、聚合物和超分子化学。此外，我们还欢迎有关化学教育、健康和安全、政策和公共关系以及道德和法律的文章。

您可以向Cell Reports Physical Science和Trends in Chemistry任一本期刊投稿或提交综述提案，请在投稿信中注明是向Chemistry of Nucleic Acids特刊投稿。

Cell Reports Physical Science和Trends in Chemistry发表的关于“核酸化学”主题的文章：

季节性甲型流感一直是公共健康的重要威胁。由于病毒持续发生突变，目前的疫苗效果不佳，亟需开发一种具有广泛保护性的甲型流感疫苗。北京协和医学院病原生物学研究所所长舒跃龙教授、中山大学的曾小伟副教授以及中国人民解放军南部战区疾控中心严华成主任的合作团队在Cell Press细胞出版社旗下期刊Cell Reports Physical Science发表题为“A microneedle-based delivery system for broad-protection seasonal influenza A DNA nanovaccines”的研究文章，介绍了团队在广谱甲流疫苗微针给药系统开发中的最新进展。该团队前期使用马赛克策略（mosaic strategy），针对季节性甲型 H1N1 和 H3N2 流感设计出了潜在的广谱性血凝素（HA）序列，分别为mH1 和 mH3。在本研究中，该团队通过通过内部核糖体进入位点连接潜在抗原序列mH1和mH3，然后用脱氧胆酸修饰的聚乙烯亚胺包裹DNA，形成DNA纳米疫苗，然后使用微针递送疫苗。数据显示，与肌肉注射相比，微针递送能诱导更好的细胞反应、交叉反应和保护性免疫。研究结果表明，基于微针递送 DNA 纳米疫苗可能是开发具有广谱保护性的流感疫苗的有前景的平台。

DNA 纳米技术是一种设计和构建复杂分子装置的强大方法，可用于解答各种生物学问题。基于此，来自美国埃默里大学的Sierra Sterling和Yonggang Ke在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Chemistry发表题为“Unraveling mechanotransduction in T cells with DNA nanotechnology”的短评文章，提出合理设计纳米级物体并精确定位生物相关分子对于理解和调节机械感受器的行为具有极大价值。

通过精确控制机械、生化和细胞组织来重建组织环境的技术，对于下一代组织模型的构建至关重要，这类模型可用于药物发现、开发研究和复制疾病环境。然而，目前在细胞尺度上控制这些特性仍具有挑战性。基于此，来自美国北得克萨斯州大学的Brian Meckes及同事在Cell Press细胞出版社旗下期刊Cell Reports Physical Science发表题为“Multifunctional hydrogels with spatially controlled light activation with photocaged oligonucleotides”的研究文章，报告了一种生物打印新方法的开发进展，该方法利用含有光笼化寡核苷酸的聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）水凝胶，通过非破坏性、非紫外光对材料特性进行空间编程。研究人员进一步将该打印方法与灌注室结合起来，以改变 PEGDA 水凝胶的成分，同时保留常见的光激活光笼化 DNA。研究证明，水凝胶可以捕获 DNA 功能化材料，包括使用生物相容性波长进行空间控制的互补寡核苷酸包裹的细胞。总体而言，这些材料为正交捕获任何 DNA 功能化材料且不改变 DNA 序列带来了可能。

近年来，DNA编码化合物库（DNA-encoded library，DEL）技术已成为一种创新的筛选方式，用于制药领域迅速发现治疗候选药物。该平台可以在一次实验中针对生物靶点对数十亿种小型有机配体进行经济、高效、大规模的组装和检测。DEL 合成的一个突出挑战是必须在环境条件下进行水兼容的转化。为了进入未知的化学空间，在 DEL 中采用光氧化还原催化，包括镍催化和自由基/极性交叉反应，以通过调节奇数电子中间体来构建新的结构支架。基于此，来自美国宾夕法尼亚大学的Shivani Patel、Shorouk O. Badir和Gary A. Molander在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Chemistry发表题为“Developments in Photoredox-Mediated Alkylation for DNA-Encoded Libraries”的综述文章，辩证讨论了 DEL 环境中光氧化介导的烷基化反应的验证，特别指出了目前的合成差距，并预测了下一步的进展。

来自厦门大学的杨柳林副教授、曹晓宇教授和田中群教授团队在Cell Press细胞出版社旗下期刊Cell Reports Physical Science发表题为“Polymer-catalyzed DNA assembly relies on weak non-covalent interactions”的研究文章，证明了弱的非共价相互作用虽然在构建热力学稳定的组装方面不具优势，但在调控组装动力学上却能发挥重要作用，打破了在构建自组装系统时通常首选具有高结合亲和力的分子相互作用的传统观点。研究发现，带正电荷的聚合赖氨酸-聚乙二醇（PLL-g-PEG）通过静电相互作用富集DNA链并降低 DNA 链置换的活化能垒。聚合物与 DNA 之间的加速效应与亲和力的关系呈现出“火山型”曲线，类似于共价合成中催化剂的规律。当亲和力既不太强也不太弱（约 105 至 107 M-1）时，可以实现最佳加速。在这种情况下，聚合物催化的 DNA 链置换遵循边结合边组装的机制。由于相对较弱的动态结合，DNA 链可逆地与 PLL-g-PEG 结合并从 PLL-g-PEG 解离，从而实现 DNA 构象调整，以促进DNA链置换。作者指出，“火山型”关系与依赖于弱相互作用的结合组装机制可广泛应用于催化组装系统的设计。

G-四链体（G4s）是指富含鸟嘌呤的DNA 序列所折叠而成的具有四股核苷酸链的DNA二级结构。G-四链体最初被认为是一种奇特的结构，但近年来的研究证据表明，它们参与了基因组的一些关键功能，如转录、复制、基因组稳定性和表观遗传调控，并与癌症生物学存在许多关联。这些进展激发了对G4机制的研究，进而为治疗干预提供了机会。基于此，来自英国剑桥大学的Jochen Spiegel、Santosh Adhikari和Shankar Balasubramanian在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Chemistry发表题为“The Structure and Function of DNA G-Quadruplexes”的综述文章，从G4的结构和功能的角度，重点介绍了能够研究人体细胞中G4结构的关键分子和方法学进展。作者还批判性地审视了最近对 G4 生物学以及与蛋白质相互作用的机制认识，并强调了药物发现的机会。

转录因子（TF）通过与特定的DNA序列结合来控制基因通路，调控基因的表达。虽然已知转录因子及其辅助因子与DNA的结合是可逆的，表明基因表达调控具有可逆性，但目前对于DNA对转录因子的分子影响仍所知甚少。基于此，来自美国克莱姆森大学的Exequiel Medina和Hugo Sanabria及同事使用单分子多参数荧光光谱、分子动力学模拟和生化分析，发现人FoxP1叉形头（FKH） 结构域的单体形式表现为无序蛋白质，并在二聚化时增加其折叠数量，并将该研究发现发表在Cell Press细胞出版社旗下期刊Cell Reports Physical Science上，标题为“DNA controls the dimerization of the human FoxP1 forkhead domain”。研究指出，DNA结合会促进无序FKH二聚体与DNA的结合，从而负向调控了二聚体FoxP1：DNA复合物的稳定性。DNA介导的对FKH二聚体的可逆调控表明，依赖FoxP1的基因抑制是不稳定的，必须有其他二聚化结构域或辅助因子的存在才能逆转DNA施加的负面影响。

将材料设计和加工成特定形状和/或结构排列，是实现材料先进性能的重要步骤。自上而下的微/纳米制造技术能够实现低于10纳米的高精度图案。然而，材料在多功能性、动态排列、生物相容性和高成本方面仍面临诸多挑战和限制。相比之下，自下而上的方法则允许元素生长或组装成明确定义的结构。随着结构DNA纳米技术的蓬勃发展，DNA作为一种成熟的可编程聚合物，在将材料组织成复杂纳米结构方面展现出强大的特性。基于此，来自上海交通大学的杨洋研究员、樊春海院士及同事在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Chemistry发表题为“Shaping Functional Materials with DNA Frameworks”的综述文章，概述了DNA纳米技术的主要成就，总结了基于DNA纳米结构的材料编程与成型的最新进展，并讨论了该领域面临的局限性与挑战。