Periodic mesoporous organosilica nanorods and nanospheres are synthesized from 1,4-bis(triethoxysilyl)ethylene and bis(3-ethoxysilylpropyl)disulfide. The nanosystems present the long-range order of the hexagonal nanostructure. They are degraded in simulated physiological conditions. The loading and release of doxorubicin with these nanosystems are both pH dependent. These nanoparticles are endocytosed by breast cancer cells and are very efficient for doxorubicin delivery in these cells. As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to the authors. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.

Abstract Development of efficient lipid nanoparticle (LNP) vectors remains a major challenge towards broad clinical translation of RNA therapeutics. New lipids will be required, but also better understanding LNP interactions with the biological environment. Herein, we model protein corona formation on PEG-ylated DLin-MC3-DMA LNPs and identify time-dependent maturation steps that critically unlock their cellular uptake and mRNA delivery. Uptake requires active serum proteins and precedes after a significant (∼2 hours) lag-time, which we show can be eliminated by pre-incubating LNPs for 3-4 hours in serum-containing media. This indicates an important role of protein corona maturation for the pharmacokinetic effects of these LNPs. We show, using single-nanoparticle imaging, NMR diffusometry, SANS, and proteomics, that the LNPs, upon serum exposure, undergo rapid PEG-shedding (∼30 minutes), followed by a slower rearrangement of the adsorbed protein layer. The PEG-shedding coincides in time with high surface abundance of Apolipoprotein A-II, whereas the LNPs preferentially bind Apolipoprotein E when their maximum uptake-competent state is reached. Finally, we show that pre-incubation of the LNPs enables rapid uptake and allows pulse-chase video-microscopy colocalization experiments with sufficiently short pulse durations to gain improved mechanistic understanding of how intracellular trafficking events determine delivery efficacy, emphasizing early endosomes as important delivery-mediating compartments.

Abstract Membrane contact sites are functional nodes at which organelles exchange information through moving ions, proteins and lipids, thus driving the reorganization of metabolic pathways and the adaptation to changing cues. The nuclear-vacuole junction of Saccharomyces cerevisiae is among the most extensive and better-known organelle contact sites, described to expand in response to various metabolic stresses. While using genotoxins with unrelated purposes, we serendipitously discovered a phenomenon that we describe as the most extreme and intimate contact ever reported between nuclei and vacuoles: the vacuole becomes completely internalized in the nucleus. We define lipids supporting negative curvature, such as phosphatidic acid and sterols, as bona-fide drivers of this event. Functionally, we purport that internalized vacuoles are low efficiency ones whose removal from the cytoplasm optimizes cargo interaction with functional vacuoles. Thus, our findings also point to nucleus-vacuole interactions as important for metabolic adaptation. Yet, rather than by inter-organelle exchanges, the underlying mechanism literally concurs with vacuolar sequestration.

Abstract Methods for tracking of RNA molecules inside living cells are critical to probe their dynamics and biological functions, but also to monitor delivery of therapeutic RNA. We here describe a method for fluorescence labeling of RNAs of any length, via the enzymatic incorporation of the minimally perturbing and intrinsically fluorescent tricyclic cytosine analogue tC O . Using this approach, we demonstrate incorporation of tC O in up to 100% of all natural cytosine positions of a 1.2 kb mRNA encoding for the histone H2B fused to GFP (H2B:GFP). The resulting transcript is fully compatible with both in vitro transcription and subsequent in cell translation. Spectroscopic characterization of the in vitro transcribed mRNA, shows that the incorporation rate of tC O is on par with cytosine, facilitating efficient labeling and controlled tuning of labeling ratios for different applications. Using live cell confocal microscopy and flow cytometry, we show that the tC O -labeled mRNA is efficiently and correctly translated into H2B:GFP upon electroporation as well as lipid-mediated transfection of human Huh-7 cells; correct translation was further confirmed in cell-free systems. Importantly, the spectral properties of the tC O -modified transcripts and their translation product, in this case H2B:GFP, allow for their straightforward and simultaneous visualization in live cells.