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小尺寸非编码 RNA—如 20–24 nt（nt 表示碱基）的线性单链 microRNAs—具有重要的生物调控功能、广泛的医学应用、及巨大的市场潜力而备受关注，然而，线性单链 RNA (single-stranded RNA, ssRNA) 极易被核酸外切酶降解，从而严重影响 RNA 药物的递送和临床应用。一个潜在的解决方案是将线性 ssRNA 的 5' 和 3' 末端通过磷酸二酯键连接起来转化为环状 ssRNA，没有游离末端的环状 ssRNA 显著增强了其抵抗核酸外切酶初始降解的能力。酶连法是环化线性 ssRNA 的常用策略，但当线性 ssRNA 的长度变短，比如在 20–50 nt 之间时，很难采用传统的线性夹板链和酶连法制备单体小环 ssRNA，原因是随着线性 ssRNA 的长度变短，单体小 ssRNA 成环时会产生更大的张力，而形成众多的线状或环状多聚体副产物则能降低体系的自由能。普渡大学毛诚德教授团队最近发明了克服上述多聚体副产物和高效合成单体小环 ssDNA 的方法 (Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, e202218443)— 哑铃状 DNA 夹板链的酶连法，哑铃状 DNA 夹板链端头发夹环间的立体位阻和库伦斥力增加了短 ssDNA (16–40 nt) 形成单体小环的几率，故随后的 T4 DNA 酶连法实现了 16–40 nt 的线性 ssDNA 分子的高效和近乎定量的单体环化。南京大学肖守军 / 普渡大学毛诚德教授团队将哑铃状夹板链的酶连法成功拓展到长度为 22–44 nt 的线性 ssRNA 分子的高效和近乎定量的单体环化，详细研究了运用哑铃状 DNA 夹板链及 T4 DNA 连接酶单体环化一条 5'-磷酸化的 22 nt microRNA（具有特定序列的 miR16）的实验参数和优化条件，在反应底物 ssRNA 浓度为 1–10 µM 时，实现了近乎定量的单体环化率。随后合成了满足构建核酸双交叉分子瓦 (DX tile) 的 44 nt 小环 ssRNA，并以之为支架链分别构建和组装了杂合 RNA:DNA 的 DAE-E（偶双交叉分子瓦的偶镶嵌）纳米管和 DAE-O（偶双交叉分子瓦的奇镶嵌）平面丝巾结构、纯合 RNA:RNA 的 DAE-E 纳米管、以及纯合 RNA:RNA 的 DAE-KL (kissing loop) 蜂窝状平面折纸结构。![]()
单体小环 ssDNA 和 ssRNA 的高效合成一直是科研人员追求的目标，足量小环 ssDNA 和 ssRNA 的合成将加速它们在生物医学领域的应用研究。该成果以“Circular RNA oligonucleotides: Enzymatic synthesis and scaffolding for nanoconstruction”（《环状 RNA 寡核苷酸：酶促合成及其用于纳米构建的支架》）为题，发表在英国皇家化学会期刊 Nanoscale Horizons 上。![]()
Circular RNA oligonucleotides: Enzymatic synthesis and scaffolding for nanoconstruction
Shijie Li, Yanxin Chu, Xin Guo, Chengde Mao* and Shou-Jun Xiao*
Nanoscale Horiz., 2024
https://doi.org/10.1039/D4NH00236A
本文第一作者，2020 年 09 月进入南京大学化学化工学院攻读博士学位，导师肖守军教授，从事以小环核酸分子为支架链构建核酸纳米结构的研究。本文通讯作者，1986 年北京大学化学专业获学士学位，1999 年纽约大学获博士学位，现任职 Purdue University 教授。
本文通讯作者，1985 和 1988 年复旦大学化学专业分别获学士和硕士学位、2009 年瑞士苏黎世联邦高工 (ETHZ) 材料专业获博士学位、2012 年至今任职南京大学化学化工学院教授。rsc.li/nanoscale-horizons
| 2-年影响因子* | 8.0分 |
| 5-年影响因子* | 8.8分 |
| JCR 分区* | Q1 材料-多科学
Q1 纳米科学技术
Q2 化学-物化 |
| CiteScore 分† | 16.3分 |
| 中位一审周期‡ | 41 天 |
Nanoscale Horizons 是纳米科学与技术领域的领导性期刊，发表高质量、高创新性的研究成果。该期刊侧重于原创性研究，强调所发表的论文要提出新的概念或新的思维方式（概念上的进展），而不是以报道技术方面的进展为主。当然，在概念上未有创新但实现了突破性进展的杰出工作（例如材料性能突破已有纪录）也有被发表的机会。另外，该刊要求所发表的论文能引起纳米科学与技术各领域读者的广泛兴趣。该刊由英国皇家化学会同中国国家纳米科学中心共同出版。
Katsuhiko Ariga
🇯🇵 日本国立材料科学研究所 Wenlong Cheng (程文龙)
🇦🇺 悉尼大学 Yves Dufrêne
🇧🇪 天主教鲁汶大学 Anna Fontcuberta i Morral
🇨🇭 洛桑联邦理工学院
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Editorial board members
Miaofang Chi
🇺🇸 橡树岭国家实验室 Jin-Hong Park
🇰🇷 成均馆大学
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* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)
† CiteScore 2023 by Elsevier
‡ 中位数，仅统计进入同行评审阶段的稿件
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