镨掺杂氧化铈纳米酶：拓扑异构酶I的功能模拟物及其在核酸操纵中的应用

本文报道了镨掺杂氧化铈纳米颗粒(CeO2:Pr3+)作为拓扑异构酶I(TOPO I)的功能模拟物，通过增强Ce(III)活性促进磷酸二酯键水解，实现超螺旋DNA向开环构象的拓扑重排。该研究为开发高效、稳定的核酸操纵工具提供了新思路。

　　

Highlight部分翻译：

【纳米颗粒的合成与理化表征】

通过水热法合成了CeO₂和CeO₂:Pr³⁺纳米颗粒。高分辨透射电镜(TEM)图像显示(补充图1)，这些纳米颗粒呈分散良好的八面体形态，平均尺寸约50nm。元素分布图展示了Ce、O和Pr在纳米颗粒表面的均匀分布(图1A)。X射线衍射(XRD)图谱(图1B)显示CeO₂和CeO₂:Pr³⁺均具有清晰的衍射峰特征。

【结论】

本研究成功构建了具有显著拓扑异构酶I样功能活性的新型纳米酶——镨掺杂氧化铈(CeO₂:Pr³⁺)。Pr³⁺的掺入显著增强了纳米酶与质粒DNA(pDNA)的嵌入能力，通过单链切割实现了超螺旋DNA的拓扑重排。这种水解驱动的催化活性诱导了超螺旋pDNA的松弛，展现出...

【CeO₂和CeO₂:Pr³⁺纳米颗粒的合成】

通常，将300mg Ce(NO₃)₃·6H₂O与25mL去离子水(DI)配成溶液，再与15mg Na₃PO₄溶液(总体积30mL)混合。持续搅拌半小时后，转移至50mL高压釜中，170℃水热反应10小时。最后分离所得纳米颗粒，用水和乙醇洗涤。对于Pr³⁺掺杂样品，使用200mg Ce(NO₃)₃·6H₂O和100mg Pr(NO₃)₃·6H...

【作者贡献声明】

Farooq Ahmad：撰写-审阅编辑、监督、资源、项目管理、方法论、调查、资金获取、形式分析、概念化；Muhammad Saif Ur Rahman：方法论、调查；Tahir Muhmood：方法论、调查。

【利益冲突声明】

作者声明不存在可能影响本研究的已知竞争性经济利益或个人关系。

【致谢】

本研究得到新疆维吾尔自治区"天池人才"计划支持。