正在崛起的rna纳米技术

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1、《生命的化学》2011年31卷2期●特约撰稿·173·CHEMISTRYOFLIFE2011，31(2)文章编号:1000-1336(2011)02-0173-11正在崛起的RNA纳米技术肖守军南京大学化学化工学院，配位化学国家重点实验室，南京微结构国家实验室(筹)，南京210093摘要：RNA纳米技术得益于纽约大学西曼(NadrianC.Seeman)教授开创的DNA纳米技术，RNA是由腺嘌呤(A)、尿嘧啶(U)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)构成的一种核糖核酸高分子，与DNA的Watson-Crick碱基配对(A-T,G-C)的双螺旋

2、链的结构不完全一样，RNA的二级结构里经常出现一些非传统的碱基配对如环环相互作用，这些非传统配对促使RNA分子折叠成刚性结构。本文综述了正在崛起的RNA纳米技术，列举了一些著名的实验，如郭培宣(PeixuanGuo)等从自然界的phi29噬菌体中发现的pRNA纳米马达是由六个小RNA分子构成的六环结构，Jaeger等发展了RNA构造术(RNA-tectonics)，根据已知的RNA分子的碱基和非传统配对，他们设计利用小RNA分子构造二聚体、一维线性多聚体、和二维网状的七巧板迷宫(jigsawpuzzle)等图案，用tRNA分子或设计用

3、几条RNA分子来构建多面体如立方体和八面体等立体结构等。RNA纳米技术正在崛起，它将在医学、生物技术、合成生物学和纳米技术领域扮演重要的角色。关键词：RNA纳米技术；RNA的二级结构；RNA构造术中图分类号：Q58最近美国辛辛那提大学生物医学工程中心主任NA)和其他药物特异性地输送到被病毒感染的肿瘤细郭培宣(PeixuanGuo)教授在《NatureNanotechnolo-胞中，预计RNA纳米颗粒在药物输送、基因治疗和细gy》上发表了综述文章“TheEmergingFieldofRNA胞干预等与人类疾病相关的领域可能具有更广阔的应[

4、1][6-15]Nanotechnology”。在这篇文章中，对处于萌芽状态用前景。RNA纳米技术在疾病治疗上的可实施性的RNA纳米技术作了详尽而又精炼的综述，特别提已通过phi29pRNA治疗系统在很多方面体现出来。请科学家关注这一正在崛起的崭新领域。RNA纳米技术可以追溯到纽约大学的西曼(Na-郭教授等于1987年发现了phi29噬菌体中由pRNAdrianC.Seeman)教授在30年前开创的DNA纳米技(packagingribonucleicacid,简称pRNA)驱动的纳米马术。DNA双螺旋链由两个互补单链上的腺嘌呤(A)

5、和[2]达，该纳米马达的功能是包裹DNA并将DNA运送胸腺嘧啶(T)经两个氢键及鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)经到病毒衣壳中，ATP为这种RNA马达提供能量。随后三个氢键配对而形成，氢键是形成双螺旋以及DNA的1998年，他的小组和D.Andersen的小组同时发现自组装阵列的主要驱动力，但碱基之间的疏水作用[3,4]马达中有六个RNA分子排列成环状，郭教授指导力和范德华力、磷酸根之间的静电斥力、以及DNA的团队还证明pRNA分子可以经过改造构建成二聚与阳离子的配位作用力等弱键都对DNA的自组装有[4,5]体、三聚体和六聚体的纳米颗粒，从

6、而揭示了构很大影响。西曼教授小组用几条合成DNA单链构造建RNA纳米颗粒的可能性。pRNA纳米马达是自然界了生物学里存在的或类似天然的结构模体(motif)：如中RNA分子构建的精密纳米机器，堪称自然界的杰霍利迪结(Hollidayjunction)类似物、三角形、和平行作。相继，他们又证明，RNA纳米颗粒可作为多价四边形等，然后利用结构模体或建筑模块(building载体将干扰性小核糖核酸(smallinterferingRNA,siR-blocks)来构建微纳米尺度的立方体、“波罗米昂(Bor-[16-20]romean)三环”、

7、二维阵列结构、和三维晶体等，收稿日期：2011-01-15最近十来年又发展了以病毒DNA为模板组装二维和国家自然基金(No.91027019)资助[21,22][23]三维的DNA折纸技术、DNA纳米机器和DNA作者信息：肖守军(1963-)，男，博士，教授，通讯作者，E-mail：sjxiao@nju.edu.cn阵列为支架的功能单元(如蛋白质和金纳米粒等的可《生命的化学》2011年31卷2期·174·●InvitedReviewCHEMISTRYOFLIFE2011，31(2)[24-28]控组装等)。RNA纳米技术类比DNA纳米

8、技术而接、RNA的环/环相互作用(如HIV的吻合环和phi29发展，然而更为复杂的RNA三维结构使得构造RNApRNA的二聚和三聚体的形成)等。西曼教授在DNA纳米结构的挑战性加大，如单根DNA(100个碱基以纳米技术中