第一作者:  张欢，Yuhong Cao

通讯作者:  Markita P. Landry, 杨培东

研究内容：

RNA干扰涉及小干扰RNA (siRNA)的传递，已被用于验证靶基因，理解和控制细胞代谢途径，并作为一种“绿色”替代品，赋予作物害虫耐受性。传统的siRNA传递方法，如病毒和农杆菌介导的传递表现出植物物种范围的限制和不受控制的DNA整合到植物基因组。在这里，作者合成了聚乙烯亚胺功能化的金纳米簇(PEI-Au NCs)来介导siRNA传递到完整的植物中，并表明这些纳米簇具有有效的基因敲除能力。并且进一步证明，PEI-Au NCs可以保护siRNA免受RNase的降解，而复合物足够小，可以绕过植物细胞壁。因此，Au NCs使GFP和ROQ1的基因敲除效率分别提高了76.5±5.9%和76.1±9.5%，且没有明显的毒性。这些数据表明，Au NCs可以将siRNA传递到完整的植物细胞中，在植物生物技术中得到广泛的应用。

 示意图 1

要点一：

在本研究中，作者探索了利用PEI配体合成的Au NCs作为成熟植物的siRNA传递平台的可行性。证明了siRNA加载能力变化很大程度上取决于PEI配体的性质。

要点二：

  作者进一步证明，PEI-Au NCs可以作为siRNA的载体，在成熟Nb植物中产生有效的内源和转基因沉默(ROQ1和GFP基因沉默)是由siRNA传递诱导的。

要点三：

  数据进一步表明，PEI配体赋予的Au NCs正表面电荷使多核苷酸能够静电吸附，并使siRNA能够摄取到植物细胞中。因此，作者注意到siRNA在Au NCs上的基于静电的多核苷酸加载机制可能与多核苷酸类型无关。因此，PEI-Au NCs可能是一个很有前途的递送平台，用于无数的植物生物技术应用，可能包括Au NCs介导的其他DNA或RNA的交付，或用于生物成像和生物传感应用。

图1：PEI-Au NCs的合成和表征。(a) PEI-Au NCs合成示意图(平均PEI分子量为800、2.5K和25K g/mol)，然后通过静电吸附和渗透法将siRNA加载到成熟的mGFP5 Nb植物叶片中进行基因沉默。(b) Au NCs的TEM表征和尺寸分布分析。

 图2：siRNA加载到PEI-Au NCs上和对核酸酶降解的保护。

图3：将Cy3标记的2.5K-PEI Au NCs内在化到mGFP5 Nb叶片的细胞中。

图4：通过800、2.5K和25K PEI-Au NCs传递的siRNA可以诱导有效的基因沉默。

参考文献

Huan Zhang, Yuhong Cao, Dawei Xu, Natalie S. Goh, Gozde S. Demirer, Stefano Cestellos-Blanco, Yuan Chen, Markita P. Landry,* and Peidong Yang*, Gold-Nanocluster-Mediated Delivery of siRNA to Intact Plant Cells for Efficient Gene Knockdown, Nano Lett. 2021, 21, 5859−5866.