铝塑复合体定仪

线粒体是真核细胞能量代谢的主要场所，与动植物的生长发育密切相关，99%的线粒体蛋白由细胞核基因编码，在细胞质中合成。线粒体外膜TOM转位酶复合体负责绝大部分前体蛋白运输进入线粒体，再通过其他转位酶复合体分选至线粒体的各个部位。TOM复合体是由7个亚基组成的膜蛋白复合体，其组装过程是多步骤且高度动态的，需要线粒体外膜SAM复合物的协助。但是，SAM复合物如何协助TOM组装的分子机制尚不清楚。　　为了探索TOM转位酶复合体的组装机制，作物遗传改良国家重点实验室殷平教授研究团队独辟蹊径，利用哺乳动物细胞重组表达系统重构了该组装过程，并实现精准控制，可人为地为组装按下“暂停键”。该方法使得研究者捕获了TOM组装过程中的多个中间态并获得其蛋白样品，攻克了该领域多年来无法获得稳定的TOM复合体中间态的难题。研究团队利用单颗粒冷冻电镜技术首次解析了两个重要中间态的高分辨三维结构，并结合功能分析阐明了SAM复合物协助组装以及释放TOM的分子机制。　　该研究成果有助于理解TOM转位酶复合体的组装过程，更好地探究线粒体蛋白的生物发生，为线粒体疾病治疗和作物遗传改良提供理论基础。相关研究成果于近期发表在Science杂志上。

各相关单位：根据《河南省有色金属行业协会团体标准管理办法》的有关规定，河南省有色金属行业协会批准发布《金刚石复合体与钢钎焊工艺规范》等7项团体标准（详见附件），自 2023 年4月18日起实施，现予以公告。附件：7项团体标准编号、名称、起草单位一览表 7项团体标准编号、名称、起草单位一览表序号编号标准名称起草单位主要起草人实施日期1T/HNNMIA 30-2023金刚石复合体与钢钎焊工艺规范河南省四方达超硬材料股份有限公司、郑州机械研究所有限公司、中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司、中南大学、吉林大学、中煤科工西安研究院（集团）有限公司、中机新材研究院（郑州）有限公司裴夤崟、龙伟民、钟素娟、黄成志、赵东鹏、马佳、张冠星、王淼辉、丁天然、张伟、刘宝昌、高华、王传留、于奇、刘全明、李宏利、屈继来、邹伟、刘攀、李宇佳、董宏伟、杨娇、祖家泽2023-4-182T/HNNMIA 31-2023银铜复合带界面结合强度评价方法郑州机械研究所有限公司、中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司、河南省科学院材料研究所、太原科技大学、太原理工大学、西安中熔电气股份有限公司郝庆乐、程亚芳、王涛、张冠星、侯江涛、潘建军、高翔宇、刘付丽、史荣豪、任忠凯、李培艳、孙逸翔、刘洁、郭艳红、石晓光、张陕南、杨娇、祖家泽2023-4-183T/HNNMIA 32-2023铝合金蜂窝板真空钎焊工艺规范郑州机械研究所有限公司、中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司、中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司、江苏科技大学、新乡航空工业（集团）有限公司、浙江新锐焊接科技股份有限公司、中航西安飞机工业集团股份有限公司董显、龙伟民、钟素娟、黄俊兰、李秀朋、吕晓春、陈素明、王水庆、浦娟、郭鹏、王博、李云月、刘晓芳、李红涛、丁宗业、宋北、黄森、刘德运2023-4-184T/HNNMIA 33-2023聚晶金刚石复合片与钢钎焊接头质量评价方法河南省四方达超硬材料股份有限公司、郑州机械研究所有限公司、中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司、中南大学、吉林大学、中煤科工西安研究院（集团）有限公司裴夤崟、黄成志、龙伟民、赵东鹏、钟素娟、张伟、刘宝昌、高华、王传留、刘全明、李宏利、屈继来、黄俊兰、刘攀、邹伟、王蒙、吴奇隆2023-4-185T/HNNMIA 34-2023盾构机刮刀感应钎焊技术导则郑州机械研究所有限公司、中铁工程装备集团有限公司、宁波中机松兰刀具科技有限公司、盾构及掘进技术国家重点实验室、西南交通大学、中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司路全彬、龙伟民、钟素娟、郑永光、卢高明、丁天然、王锴、黄俊兰、胡登文、李永、董宏伟、周许升、吴奇隆、董博文、李文彬、朱宏涛2023-4-186T/HNNMIA 35-2023放热熔钎焊接头质量评价方法国网河南省电力公司电力科学研究院、郑州机械研究所有限公司、中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司、华北水利水电大学、浙江新锐焊接科技股份有限公司、河南职业技术学院沈元勋、耿进锋、崔大田、李秀朋、杜君莉、夏大伟、王琴、郭军华、王水庆、李云月、刘德运、赵明远、姜超、宋昕怡2023-4-187T/HNNMIA 36-2023大尺寸硬质合金串珠钎焊工艺规范郑州机械研究所有限公司、宁波中机松兰刀具科技有限公司、中铁工程装备集团有限公司、盾构及掘进技术国家重点实验室、交通运输部上海打捞局、西南交通大学路全彬、龙伟民、钟素娟、王锴、郑永光、张雷、胡登文、黄成志、李永、李文彬、吴奇隆、卢高明、杨鹏、董博文、周许升、付龙、邹伟、郭艳红、佘春、司浩、董媛媛、井培尧2023-4-18河南省有色金属行业协会2023年4月18日关于发布《金刚石复合体与钢钎焊工艺规范》等7项团体标准的公告.pdf1-团体标准-金刚石复合体与钢钎焊工艺规范.pdf2-团体标准-银铜复合带界面结合强度评价方法.pdf4-团体标准-聚晶金刚石复合片与钢钎焊接头质量评价方法.pdf3-团体标准-铝合金蜂窝板真空钎焊工艺规范.pdf5-团体标准-盾构机刮刀感应钎焊技术导则.pdf6-团体标准-放热熔钎焊接头质量评价方法.pdf7-团体标准-大尺度硬质合金串珠钎焊工艺规范.pdf

近日，中国科学院武汉物理与数学研究所研究员唐淳课题组利用基于973重大科学研究计划“蛋白质动态学研究的新技术新方法”建立的研究技术，协助华中农业大学教授殷平课题组首次解析了N6腺嘌呤甲基转移酶METTL3-METTL14蛋白复合体结构，该研究成果发表于《自然》杂志。　　该工作揭示了RNA N6腺嘌呤甲基化修饰过程中的结构基础，是表观遗传学领域的一项重大突破。唐淳、武汉物数所副研究员龚洲和博士后刘主参与该项目，利用课题组发展的新技术新方法，通过结合小角X光散射与计算机模拟的手段，为该蛋白复合体的结构解析提供了研究方法上的帮助。　　经过近3年的努力，唐淳课题组发展、建立了包括核磁共振波谱、小角X光散射、化学交联质谱分析、单分子荧光检测和成像等技术在内的多种生物物理化学手段，并开发相应的整合计算方法，用于蛋白质动态结构及其转换过程的研究。课题组除了完成自身的科研项目外，积极开展广泛的合作与交流，与国内外同行共享研究技术和方法。目前，得益于“蛋白质动态学研究的新技术新方法”项目的实施，课题组已助力多个重要蛋白质结构的解析，取得了一系列的研究成果，研究成果发表于《自然—化学生物学》、eLife 等国际一流杂志。

“我们通过冷冻电镜技术拿到了核孔复合体高分辨率的密度图。然后借助于 AlphaFold 结构预测，搭建出核孔复合体胞质环的精细模型。通过原子模型，为解释细胞核的运输机制，理解细胞生命活动的基本过程提供了重要的结构基础，同时也能为非常多相关的疾病提供重要的线索。”美国国家科学院院士、哈佛大学医学院生物化学及分子药理学教授团队表示。6 月 10 日，该课题组在 Science 上发表题为《核孔复合体胞质环的结构》的论文 [1]。图 | 相关论文（来源：Science）董颖、皮雄、彼得罗丰塔纳（Pietro Fontana）担任共同第一作者，吴皓担任通讯作者。图|吴皓（来源：吴皓个人主页）利用单颗粒低温冷冻电子显微镜和 AlphaFold 预测，确定了来自非洲爪蟾卵母细胞中一个接近完整的结构对于在该研究中 AlphaFold 所起到的作用，董颖表示，此次解析的核孔复合体（NPC，nuclear pore complex）是真核生物中最大的膜蛋白复合物之一，它位于核膜上，介导核膜内外的物质转运。由于其分子量巨大，组成成分复杂，动态变化多样，这使得电镜解析图谱的分辨率很有限（6-7 埃），并且搭建分子模型困难重重。但是 AlphaFold 的出现很好地弥补或一定程度上解决了图谱分辨率不足的问题，它可以预测很多没有结构的蛋白亚基，从而补充解释蛋白复合物结构里缺失的结构单元的高分辨信息；还可以预测部分亚基相互作用界面，从而说明亚基作用的结构基础以及生物学意义。另一方面，AlphaFold 预测也并非万能，它给出了诸多的可能性之后，课题组也需要理性分析哪一种结果最为合理，最能解释得清楚相关生物学现象。论文共同作者皮雄表示：“AlphaFold 能够预测出相互作用的蛋白亚基，与我们通过冷冻电子显微学计算出来的比较相符，从而大大方便了我们确定相互作用的蛋白亚基，进而加速我们模型搭建的过程。”图 | 皮雄（来源：皮雄）据悉，核孔复合体是细胞质和细胞核之间双向物质运输的管道。该团队利用单颗粒低温冷冻电子显微镜和 AlphaFold 预测，确定了来自非洲爪蟾卵母细胞的核孔复合体胞质环的一个接近完整的结构。使用 AlphaFold 预测核孔蛋白的结构，并以突出的二级结构密度作为指导，将核孔蛋白的结构拟合到中等分辨率的图谱中。利用 AlphaFold 进行复杂的预测，还可以进一步建立或证实某些分子间的相互作用。课题组鉴定了 Nup358 的 5 个拷贝的结合模式，这是最大的核孔复合体亚基，具有 Phe-Gly 重复序列，并预测它包含一个线圈-线圈结构域，在一定条件下可能作为成核中心辅助核孔复合体形成。核孔复合物是真核细胞核膜中的分子管道，可以调节细胞核和胞质溶胶之间生物分子的进出口，脊椎动物核孔复合体的分子量约为 110 至 125 MDa，直径约为 120 nm。核孔复合体被分为四个主环：胞质侧的细胞质环（CR，cytoplasmic ring），核膜平面上的内环（Inner Ring, IR）和管腔环 (Luminal Ring, LR)，以及面向细胞核的核环 (Nuclear Ring, NR)。每个环具有相似的八重对称，并由不同的核孔蛋白的多个副本组成。核孔复合体参与了许多生物过程，其功能障碍与越来越多的严重疾病有关。尽管在过去的 20 年里，许多团体进行了开创性的研究，但人们仍然缺乏对核孔复合体的组织、动态和复杂性的充分理解。图 | 董颖（来源：董颖）（来源：Science）预测核孔复合体中最大的蛋白 Nup358 具有 s-形球状结构域此次研究中，该团队使用非洲爪蟾卵母细胞，作为结构表征的模型系统，因为每个卵母细胞都有大量的NPC颗粒，因此这些颗粒可以在没有去垢剂提取的帮助下，在天然核膜上可视化。据悉，课题组使用单颗粒冷冻电子显微镜，来分析不同倾斜角度的数据并进行三维重建，之后用 AlphaFold 进行模型构建和结构预测，重建了 X.laevis NPC 的 6.9 和 6.7埃分辨率的全 CR 原聚体和一个核心区域，并使用 AlphaFold 预测了单个核孔蛋白的结构。对于任何模糊的亚基相互作用，该团队也预测了复杂的结构，这进一步指导了 CR 原聚物的模型拟合。他们将核孔蛋白或复杂结构置于 CR 密度中，以获得一个几乎完整的 CR 原子模型，由内部和外部 Y复合物、两个 Nup205 拷贝、两个 Nup214-Nup88-Nup62 复合物拷贝、一个 Nup155 和 5 个 Nup358 拷贝组成。值得注意的是，课题组预测了核孔复合体中最大的蛋白 Nup358 具有 s 形球状结构域，一个线圈结构域和一个含有苯丙氨酸-甘氨酸（FG）重复序列的 c 端区域，而先前显示形成的一个凝胶样的凝析相，可用于选择性物质通道。其中，四个 Nup358 拷贝夹在内部和外部 y 复合体周围以稳定 CR，第五个 Nup358 位于夹子簇的中心。另据悉，AlphaFold 还预测了一个同源低聚物，可能是 Nup358 的五聚体、卷曲螺旋结构，这可能为 Nup358 募集到核孔复合体提供亲合力，并降低 Nup358 在核孔复合体生物发生中凝聚的阈值。可以说，此次研究提供了一个整合的低温冷冻电子显微镜和结构预测的例子，可作为从中等分辨率密度图中、获得更精确的兆道尔顿蛋白复合物模型的新方法。该论文提出的更准确、以及几乎完整的 CR 模型，扩展了他们对NPC分子相互作用的理解，代表了向完整的NPC分子结构迈出的实质性一步，对NPC的功能、生物发生和调控具有影响。（来源：Science）有望成为结构生物学的规范该团队在论文中表示，几乎完整的 NPC CR 模型揭示了其内部的分子相互作用及其生物学意义。CR 组装的一个意想不到的方面是，他们观察到了 Nups 之间的组成和绑定模式的不对称性：其一，两个 Y 配合物之间的构象差异；其二，两个 Nup205 分子与 Y 配合物的结合模式不同；其三，两个 Nup214-Nup88-Nup62 配合物并排放置；其四，5 个 Nup358 配合物具有不同的结合模式。因此，这种不对称性是代表 CR 的基础状态、还是由放线菌素 D(Actinomycin D，ActD) 的结合引起的，以及它是否会是 NR、IR 或 LR 结构中的共同特征？这将是一个很有趣的问题。而研究人员的 X.laevis NPC 样本来自单倍体卵母细胞，这可能与体细胞中的核孔复合体有更大的不同。该团队认为，Nup358 的多个拷贝、及其低聚卷曲螺旋关联，解释了其在细胞质中卵发生过程中，作为NPC组装的关键驱动因素的作用，这不同于有丝分裂后和较慢的间期NPC组装。这一过程发生在内质网（ER，endoplasmic reticulum）的堆叠膜片上，称为环状膜层（AL，annulate lamellae），其苯丙氨酸-甘氨酸（FG，Phenylalanine-glycine）重复序列中的 Nup358复合物作为紧固件，从开始空间就可指导核孔复合体生物发生。这说明，Nup358 的低聚结构可能会降低 Nup358 复合体形成的阈值，从而有助于解释其在不同 Nups 中的成核作用。此外，课题组还提出了一种综合的方法，利用冷冻电子显微镜和 AlphaFold 结构预测的最新发展，从而带来了更精确的核孔复合体建模。在学界最近发表的论文或预印本论文中，也使用了类似的方法来确定核孔复合体的结构。AlphaFold 预测与传统结构建模不同，这是基于人工智能的建模方式。实现高分辨率的目标，是获得尽可能好的最佳模型。而在建模过程中，包含来自 AlphaFold 的信息，可能类似于该领域之前对立体化学约束所做的事情。随着复杂预测的能力更加普遍，该团队预计这种方法不仅有助于新结构的建模，而且有助于重新绘制以前的中分辨率低温电子显微镜图，成为结构生物学的规范。（来源：Science）董颖表示：“很多时候，我们采取科学的验证方式——用一系列生化实验对 AlphaFold 预测结果进行反向验证。我们利用人工智能，冷冻电镜与传统生物化学综合研究方式，推动了我们对复杂、动态的生物大分子的结构和功能的进一步理解。由此可见，AlphaFold 的出现给我们研究科学问题的方式也带来了革命性影响。我们在未来的科学研究中，只要大胆尝试，多方位思考，总能碰撞出美妙的火花！”担任论文共同作者的傅天民，目前在俄亥俄州立大学药学院，担任生物化学与药理学助理教授。其表示，该课题由他之前在吴皓教授实验室发起。他介绍了该研究的背后故事：2019 年初，吴皓教授与实验室的学生们，在佛罗里达参加美国生物化学与分子生物学年会。会后，吴老师带着学生们去吃火锅，饭桌上大家聊起结构生物学最重大的问题还有哪些，傅天民提出核孔复合物的结构是一个重要且没完全解决的问题，这个提议得到了吴皓教授的支持。回到波士顿后，王隆飞打算用酵母细胞来研究核孔复合物，傅天民则着手用非洲爪蟾的卵母细胞来研究。之所以选定爪蟾卵母细胞主要因为这类细胞易于获取，而且细胞核上有丰富的核孔复合物。后来，傅天民要去俄亥俄州立大学建立自已的实验室，课题转交给两个新来的博后董颖和 Pietro，他们两个紧密合作，克服了一系列技术难题，初步拿到了一些高质量的样品，收集了一些数据。随后，皮雄博士加入课题。皮雄博士和董颖博士通过大量的数据处理，为冷冻样品优化提供了正确的方向。最后通过大家几个月不懈的努力，利用进一步优化的高质量样品，收集了几万张冷冻电镜照片。最终皮雄博士通过冷冻电镜三维重构技术得到了高分辨率的密度图。Alex 利用 AI 结构预测对结构模型搭建起了重要作用。吴皓教授整个过程的支持、指导是课题得以成功的决定力量。董颖表示：“NPC是我进入吴老师实验室的第一个课题。现在回想起来整个研究经历都有些百感交集。当时我们‘白手起家，从零开始’。我从未接触过动物实验，我只能查找文献，自己摸索一切实验流程。中途可谓困难重重，我时常在解剖镜前解剖蛙卵，铺膜制样，一坐就是一整天。制样优化样品周期很长，我们寻找了各式各样的载网（因为不是所有载网在高角度拍摄的条件下都稳定），我做了很多载网稳定性的分析，光是优化样品就花了半年多。优化中途，陆续已有相关研究报道出现，当时我们整个团队几乎都要放弃。就在这时，皮雄博士通过大量的计算，得到了七埃左右分辨率的密度图。同时吴老师提议我们为模型搭建寻找新的切入点——恰逢AlphaFold横空出世，我们一不做二不休，立刻开启寻找冷冻电镜与AlphaFold对接的可能。”经过几个月没日没夜的计算、预测、模型搭建，课题组惊奇地发现新的研究方式带来了意想不到的研究结果。功夫不负有心人，最终他们非常有幸地与来自不同研究组的科学家们同台展示了研究结果。皮雄表示：“核孔复合体作为细胞生命活动的‘南天门’，严密调控着细胞的生命活动。作为一个功能如此复杂，形态巨大的复合体，它的精细结构是如此的严密和复杂。拿到它的精细结构也是非常困难。作为一个如此困难的课题，需要团队每个成员紧密合作，协同前进。每一部分工作都包含了团队每个成员的巨大努力。研究中，我主要负责冷冻电镜的数据处理，拿到高分辨率的核孔复合体的密度图，同时也参与了冷冻样品的优化。”（来源：Science）对于该成果的应用，董颖表示：“已经有相关研究报道说明NPC结构和功能的异常和许多疾病相关，例如神经退行性疾病阿尔兹海默症，介导了一些病毒如HIV的入侵，甚至会诱导一些癌症的发生。由于核孔复合体介导了很多重要物质的转运，其研究一直是近几年来科学界研究的一大热点。目前针对它的研究还处于相对基础的阶段，这主要受到它的复杂性，和动态性的局限。但就它推广到应用的可能性来讲，我认为只要我们能够把它‘看’得足够清楚，运动的原理理解的足够清楚，我们就有可能对它进行靶向药物设计，调节它的底物转运。给治疗人类疾病提供更多可能。最近几年来随着冷冻电镜技术和人工智能的进步，相信二者能共同推动其成为新兴药物靶点，逐步应用到疾病治疗。”对于后续计划，董颖表示：“我们队 NPC 的研究还只是冰山一角，后续有很多有趣的研究方向——现举几个例子：（1）由于核孔复合体底物众多，但出核和入核的底物的识别和转运机制如何？NPC 转运物质的孔道呈现有趣的胶状结构，这一结构高度动态，很可能在底物转运过程中发生相分离，我们可以借助单分子荧光标记来细化这些转录途径。（2）研究 NPC 的某些特定的活动状态，已经有研究报道酵母中可能存在多种 NPC 的状态和组装形式，这些结构组成具体参与了怎样的生物学功能还不清楚。（3）NPC 组装和解聚如何发生，特定组装状态下有哪些多辅助分子参与稳定其状态，这些我们可以联合质谱技术来鉴定新的作用亚基。”澳大利亚莫纳什大学药物科学研究所曹剑骏评价称，在本文中，该团队首先利用核孔复合体在非洲角蟾卵母的极高丰度这一特质，对天然膜环境中地核孔复合体进行直接观察，避免了可能存在人为纯化干扰。同时，课题组使用倾斜样品的方式，解决了膜蛋白样品在膜中的受限的角度分布，从而实现蛋白结构的三维重建。此过程中，该团队以令人敬佩的毅力手工选取了 20 万单颗粒样品，以实现整个核孔复合体的低分辨率（19 埃）结构，并集中于胞质环的局部结构解析得到中等分辨率（~7 埃）的电子云密度图。但这一分辨率依旧只能辨别大致的二级结构特征，而存在建模困难。因此，该团队尝试借助最新的 AlphaFold 基于序列的结构预测功能，由单个亚基、多亚基局部预测出发，实现整个胞质环的结构解析。该团队同时将基于 AlphaFold 的结果与传统的同源结构预测相对比，为蛋白结构工作者提供了一个优秀范例，展示了如何借助 AlphaFold 这一新工具解析未知蛋白结构。研究中，课题组同样也得到了核内环的信号，但是尚未得以解析，想来将来会由相应的工作面世，从而完备整个核孔复合物的结构信息。同时，该论文的蛋白结构分辨率受制于天然核孔结构的非均一性和单颗粒的人工手动筛选通量，而后者有希望得到 AI 辅助单颗粒筛选软件的帮助，从而解放研究人员双手实现以更多的单颗粒数据收集，最终有望解析出各类不同状态的核孔复合体结构，进一步阐述这一精妙的分子复合体的调节机制。-End-支持：Ren参考：1、Pietro Fontana et al., Structure of cytoplasmic ringof nuclear pore complex by integrative cryo-EM and AlphaFold. Science (2022) DOI: 10.1126/science.abm9326

2013年刊登在Nature Genetics杂志上的一篇研究报告中，来自博德研究所的科学家们通过研究发现，大约20%的人类癌症都与一类名为BAF的蛋白发生突变有关，BAF是一种特殊的蛋白复合体，其与机体智力障碍和自闭症谱系障碍发生直接相关，然而目前研究人员并不清楚这种蛋白复合体的精细结构以及其如何诱发人类疾病的。 图片来源：Susanna M. Hamilton, Broad Communications 近日，一项刊登在国际著名杂志Cell上的一篇研究报告中，来自哈佛大学医学院等机构的科学家们通过研究阐明了BAF蛋白复合体各个部分是如何结合在一起的，相关研究或为后期科学家们开发治疗疾病的新型药物提供思路和希望。 研究者Kadoch说道，这项研究中我们克服了科学家们在人类疾病突变以及药物发现上所面临的主要障碍，文章中我们解析了BAF复合体的结构特性和组装机制，而了解该蛋白复合体的结构对于理解其功能至关重要。BAF复合体能控制染色质的结构并且调节基因的活性，研究人员首次在酵母中发现BAF复合体，随后在果蝇和哺乳动物机体中相继发现该复合体。 这项研究中，研究人员阐明了多个BAF复合体蛋白组分的结合模式，以及其如何在细胞中组成三种不同的复合体，研究者Kadoch说道，如果你不得不组装一套宜家夹具的话，你或许需要将各个零配件按照一定的装配顺序进行组合，这项研究中我们首次提供了BAF复合体的组装路线图，并且列出了单独的元件，也就是说，按照既定的路线图对单独的元件进行组装就能构建出BAF复合体。 除了阐明BAF的具体结构外，研究人员还阐明了与该复合体相关的一系列致病突变给人类机体带来的生化效应；研究者Nazar Mashtalir表示，组成BAF复合体的单一蛋白的结构错误会干扰复合体的组装，从而影响基因表达导致疾病发生；我们希望后期能够基于本文研究结果进行更为深入的研究，来阐明一系列与疾病相关的突变，并且为开发新型疗法提供新的思路和线索。

p 　　北京大学物理学院毛有东研究员、北京大学物理学院/定量生物学中心欧阳颀院士与哈佛医学院吴皓教授合作利用冷冻电子显微镜技术解析了近原子分辨率的炎症复合体的三维结构，首次阐释了其复合物在免疫信号转导过程中的单向多聚活化的分子结构机理。该研究工作以“Cryo-EM Structure of the Activated NAIP2/NLRC4 Inflammasome Reveals Nucleated Polymerization”为题于2015年10月8日在线发表在国际期刊Science。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/eded81e3-c413-4ad4-bdf5-6ba1f32ee5d2.jpg" title=" 炎症复合体三维结构.jpg" / /p p style=" text-align: center " 炎症复合体三维结构 /p p 　　先天免疫是人类免疫系统的重要组成部分，炎症复合体在触发先天免疫响应的过程中起到了关键信号转导的效应器作用，从而启动细胞凋亡等免疫应答和炎症反应。炎症复合体是胞浆内一组复杂的多蛋白复合体，是胱天蛋白酶活化所必需的反应平台，其复合物单体由多个结构域构成，并在上游蛋白的激活下诱导组装形成环状复合物。炎症复合体的结构对于认识先天免疫的信号转导过程、免疫调控和病原诱导活化等免疫响应机理具有关键的核心价值，因而成为国内外一流结构生物学和免疫学实验室追捧的研究对象。 /p p 　　细胞中大多数蛋白复合体都展现了一定程度的分子机械效应，并在信号转导和生化调控过程中表现出构象的异质性和动态性，使得传统的结构分析方法，如X射线晶体学和核磁共振等，难以凑效。单颗粒冷冻电子显微镜技术打破了传统的结构分析方法的诸多限制，使得高分辨结构分析可以直接在单分子水平进行。炎症复合体就是一个典型的无法应用传统结构分析方法的例子。炎症复合体在病原体诱导激活以后，在细胞浆内自发组装成多重准对称和不完整复合物结构 由于炎症复合体的蛋白单体具有一定的动态性，炎症复合体可以随机组装成准10重、11重 和12重对称性。由于这些结构的分子量差异极其细微，现有的蛋白纯化技术无法将这些不同构象的炎症复合体分离开来，高度的构象异质性使得炎症复合体难以结晶。由于炎症复合体的分子量巨大，核磁共振技术也无能为力。冷冻电子显微镜技术在这项研究工作中是唯一的选择。然而，目前为数不多的近原子分辨冷冻电镜结构解析的案例中，被研究的蛋白都表现出较高的构象同质性。构象高度异质性的冷冻电镜结构，往往只能达到中低分辨率水平。目前已发表的近原子分辨冷冻电镜结构还没有一例展现出比炎症复合体更多样的构象异质性水平。因此，炎症复合体的结构分析对现有的冷冻电子显微镜技术提出了新的挑战。毛有东、欧阳颀教授课题组利用他们发展的冷冻电镜数据分析的新算法，通过并行统计机器学习，实现了在超级计算机中对这些细微动态构象的深度分离，从而提取出高度纯化的炎症复合体单颗粒图像的数据集，使得高分辨三维重建成为可能。其中11环结构的分辨率达到4.7埃，使得炎症复合体三维原子结构建模成为现实。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/9c131479-439e-4262-9097-9afa7350f223.jpg" title=" 炎症复合体三维结构复合体及其单体在激活态与非激活态之间的构象变化.jpg" / /p p style=" text-align: center " 炎症复合体三维结构复合体及其单体在激活态与非激活态之间的构象变化 /p p 　　北京大学定量生物学中心博士研究生陈硕冰与哈佛医学院博士后张丽曼为文章共同第一作者。北京大学物理学院青年千人计划研究员毛有东与哈佛医学院讲席教授、美国科学院院士吴皓为共同通讯作者。这一工作得到了北京大学科研启动经费、北大-清华联合生命科学中心、Intel并行计算研究基金和美国国家健康研究院的资助。 /p

美国《国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Science, USA)1月10日在线发表了中国科学院生物物理研究所朱平研究组程凌鹏副研究员等人的研究论文——Atomic model of a cypovirus built from cryo-EM structure provides insight into the mechanism of mRNA capping。该发现对研究dsRNA病毒的mRNA加帽(Capping)机制有重要意义。这是我国首次利用冷冻电镜技术解析的生物大分子原子结构模型，也是目前已报道的国内最高分辨率的冷冻电镜三维重构结果。同时，这是世界上首次利用冷冻电镜的CCD图像(电荷耦合器件图像传感器，可将图像资料由光信号转换成电信号)获得的生物大分子复合体的全原子模型。 　　本工作是完全基于生物物理所生物成像技术实验室2010年4月建成并试运行的Titan Krios电镜及其附属设备完成的，用单颗粒图像处理技术获得了呼肠孤病毒科的质型多角体病毒近原子分辨率的三维结构(3.9埃)，并独立构建了全原子模型。呼肠孤病毒科病毒是一类重要的双链RNA病毒，其感染宿主包括植物、无脊椎动物、脊椎动物和人类，其中的质型多角体病毒是其两个亚科之一。该研究解析了呼肠孤病毒科质型多角体病毒的近原子分辨率三维结构并构建了完整原子模型，确认了该病毒新生mRNA的流出通道，对研究双链RNA病毒的RNA加帽机制，新生mRNA的释放过程，以及呼肠孤病毒的蛋白衣壳的稳定性和进化具有重要意义。 　　中国科学院生物物理研究所在中国科学院蛋白质科学研究平台二期建设当中重点发展了生物大分子冷冻电镜三维重构研究平台，已经建成了具有世界先进水平的生物成像技术实验室，拥有目前最先进的300千伏Titan Krios场发射冷冻透射电子显微镜。该成果表明：我国独立开展的生物大分子冷冻电镜高分辨率研究工作达到了该领域的先进水平 和2010年10月孙飞研究组以封面形式发表于Structure的分子伴侣素结构等系列成果表明：中国科学院蛋白质科学研究平台生物成像技术实验室的成功建立，为进一步开展冷冻电子显微前沿研究奠定了坚实的基础，生物物理所生物成像技术实验室已跻身于达到近原子分辨率三维重构水平的极少数实验室行列。 　　本工作得到基金委国家自然科学基金、科技部国家重点基础研究973计划、以及中国科学院百人计划等项目资助，该文章链接为http://www.pnas.org/content/early/2011/01/05/1014995108。 　　该研究由中国科学院生物物理研究所生物大分子国家重点实验室朱平研究组和孙飞研究组、华南农业大学孙京臣副教授和中山大学张景强教授等合作完成。其中，生物物理研究所朱平研究组程凌鹏副研究员完成了冷冻电镜成像和结构解析等工作，黄晓星助理研究员协助完成了病毒纯化工作，孙飞研究组研究生张凯协助完成了原子模型构建工作，生物成像中心电子显微镜平台高级工程师季刚博士提供了电镜成像技术支持。 　　 　　图片说明：质多角体病毒CPV的冷冻电镜图像(左上)和质型多角体病毒衣壳三维重构(中)。重构结果中彩色部分为组成该病毒的最基本的非对称结构单元。右图展示该非对称单元的放大图(右上)以及构建的原子模型(右下)。左下图展示的是部分氨基酸的三维重构电子密度图以及构建的原子模型，可以很清楚地看见氨基酸侧链。

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p 　　对假丝酵母菌种类鉴定可指导临床更好治疗外阴阴道假丝酵母菌病 span style=" font-size: 14px " (vulvovaginalcandidiasis，VVC)， /span 但传统的假丝酵母菌的鉴定方法如芽管试验、显色培养和API鉴定等精准性不能令人满意，基因测序分析目前认为是鉴定假丝酵母菌最准确的方法，但耗时久，成本高。本研究使用毅新博创自主研发的的基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪Clin-ToF及其配套的真菌处理试剂盒，通过应用自建白假丝酵母菌复合体数据库并进行验证，使该质谱仪对白假丝酵母菌、非洲假丝酵母菌和都柏林假丝酵母菌鉴定准确率分别为98.08%、97.37%和100%，白假丝酵母菌复合体总体鉴定率97.95%，完善了MALDI-TOF MS在白假丝酵母菌复合体分型方面鉴定的应用。 /p p 　　近日，一篇题为“应用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱鉴定假丝酵母菌”发表在《中华检验医学杂志》上，文章中指出：本次研究使用了毅新质谱自主研发的基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪Clin-ToF及其配套的真菌处理试剂盒，通过建立并完善MALDI-TOF MS检测假丝酵母菌的数据库，得出的研究结果表明，MALDI-TOF MS可用于快速和准确鉴定假丝酵母菌，对假丝酵母菌复合体的鉴定有优势。 /p p style=" text-align: center " img title=" 2018.8.3 1-1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/9b459e37-9598-4740-8ad4-1a0b9e80e4fd.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　 span style=" font-size: 14px " 北京大学深圳医院研发团队发表论文 /span /p p 　　快速和准确鉴定假丝酵母菌意义重大。据不完全统计，至少有75%的育龄期妇女发生过VVC，约有5%—8%的妇女反复发作，对假丝酵母菌种类准确鉴定可指导临床更好治疗VVC。但传统的假丝酵母菌的鉴定方法如芽管试验、显色培养和API鉴定等精准性均不能令人满意。基因测序分析目前被认为是鉴定假丝酵母菌最准确的方法，但该方法也有耗时久，成本高等问题。并且在VVC患者中，白假丝酵母菌、非洲假丝酵母菌和都柏林假丝酵母菌(白假丝酵母菌复合体)这三者在感染性、致病性和复发性等方面存在显著差异，如何能够区分三种假丝酵母菌，这对于临床诊断和治疗有重要意义。 /p p style=" text-align: center " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp img width=" 498" height=" 301" title=" 2018.8.3 1-2.jpg" style=" width: 265px height: 158px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/47f7eb05-6da3-457b-9193-4c7e3f4f9182.jpg" / & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /p p style=" text-align: center " span style=" font-size: 14px " 白假丝酵母菌& nbsp /span & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /p p style=" text-align: center " & nbsp & nbsp & nbsp img width=" 597" height=" 454" title=" 2018.8.3 1-3.jpg" style=" width: 270px height: 153px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/2eed775f-415f-440f-9d66-cfa2f4ce0302.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-size: 14px " 相关鉴定谱图 /span /p p 　　目前已有的研究成果中，各种MALDI-TOF MS对白假丝酵母菌复合体的鉴定率低，国产MALDI-TOF MS大部分不能有效区分白假丝酵母菌复合体中的三种假丝酵母菌。本次研究通过使用毅新质谱自主研发的基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪Clin-ToF及其配套的真菌处理试剂盒，建立了假丝酵母菌数据库，并对该数据库进行验证，结果显示Clin-ToF质谱仪对白假丝酵母菌、非洲假丝酵母菌和都柏林假丝酵母菌鉴定准确率分别为98.08%、97.37%和100%，白假丝酵母菌复合体总体鉴定率97.95%，优化了MALDI-TOF MS对白假丝酵母菌复合体的鉴定效能。 /p p style=" text-align: center " img width=" 408" height=" 506" title=" 2018.8.3 1-4.jpg" style=" width: 271px height: 288px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/f84fa0bb-2b9b-4f47-8e56-16e92b6d91a9.jpg" / /p p 　　毅新Clin-ToF微生物鉴定平台是一套包括仪器、试剂、数据库等在内的完整系统，具有快速鉴定、灵敏准确、简便低耗、性价比高等特点。其中微生物数据库是在国家科技部重大专项的支持下，由解放军军事医学科学院牵头，毅新与多家国内顶级科研单位历时5年，累计投入超过1.5亿元共同建立的。该数据库广泛应用于包括三甲医院、科研单位、第三方医学检验机构在内的40多家单位，临床验证超过20万株，2017年获得北京市科学技术进步奖，并连续多次满分通过卫生部室间质评。 /p p & nbsp /p

1. 文章信息标题：Enhanced photocatalytic NO removal with the superior selectivity for NO2−/NO3− species of Bi12GeO20-based composites via a ball-milling treatment: Synergetic effect of surface oxygen vacancies and n-p heterojunctions页码：Composites Part B: Engineering, 2022: 109600.2. 文章链接专用链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S13598368210096653．期刊信息期刊名：Composites Part B: EngineeringISSN：1359-8368影响因子：11.322分区信息：中科院一区Top JCR分区（Q1）涉及研究方向：工程技术: 多学科；材料科学，复合物4. 作者信息：上海理工大学常飞（第一作者，第一通讯作者），胡学锋（第二通讯作者），刘登国（第三通讯作者），孔源（第四通讯作者）5. 光源型号：北京中教金源（CEL-LAX500, Aulight, Beijing）（500 W氙灯）文章简介：氮氧化物（NOx，主要指NO和NO2）是造成酸雨、臭氧形成、光化学烟雾和全球变暖等环境问题的主要原因之一。此外，氮氧化物能够对人类健康产生各种有害的影响，长期接触低浓度氮氧化物会引起慢性咽喉炎、慢性支气管炎等，也会引发不同程度的神经衰弱综合症及牙齿酸蚀症。由于2019年臭氧浓度明显增加，氮氧化物减排已列入中国“十四五”规划。在汽车动力装置和带有燃烧单元工业装置产生的NOx中，NO是一种占比很大的重要成分，应该通过适当的处理过程来有效消除。由于在温和条件下，半导体光催化技术可以通过吸收具有适当能量的入射光，以空气中的分子氧作为氧化剂来完成各种污染物的去除，特别适合低浓度（ppb）水平NOx的有效去除。在此过程中，NO的氧化易导致具有更强毒性NO2的累积，因此需要设计合成具有良好NO去除和抑制NO2 产生的催化体系。虽然机械球磨法可以满足实验室和工业生产的各种需求，被认为是材料加工中最经济、直接、绿色的技术之一，并经常用于固相之间的物理混合和化学改性，但从未用于球磨制备Bi2S3。而且在球磨过程中，固-固接触界面可以诱导表面氧空位（OVs）的产生。界面光生载流子和活性物种调控和体系的光催化性能密切相关。表面OVs作为吸附和反应活性位点，易于协同异质结构提高载流子的转移和分离效率，有效促进活性物种的生成和体系光催化性能的改善，因此在光催化NO去除领域颇受关注。为提高软铋矿Bi12GeO20的光催化NO去除效率，本文首次以硫粉为硫源，采用绿色环保的机械球磨技术制备了Bi12GeO20基复合材料Bi12GeO20-Bi2S3。经分析表征，证实形成了具有丰富表面OVs的n-p异质结构的复合体系。这些复合材料在可见光下可有效增强ppb浓度水平NO的光催化去除，对生成硝酸根和亚硝酸根离子具有较高的选择性，显著抑制了毒性中间体NO2的产生。其中，最佳的复合样品BGS0.1具有最高的NO去除率和最强的硝酸根和亚硝酸根选择性（96%），这主要与增强的可见光吸收、优异的微观结构和匹配的能带结构密切相关。密度泛函理论计算表明表面OVs对异质复合体系的能带结构和反应路径具有明显影响：表面OVs能促进NO的吸附，表面OVs与异质结构一起能促进后续的氧化去除过程。基于实验和分析结果，初步推测这些具有良好结构稳定性和可重复利用性的n-p异质结构为Z-Scheme复合体系。本研究为机械球磨构建具有丰富表面氧空位的异质结构复合体系进行了有益尝试，也为软铋矿Bi12GeO20的改性及在可见光光催化去除NO方面的研究提供了新的思路。 图 1所制备样品的NO浓度变化 (a)，NOx 浓度变化 (b)，NO2产生 (c)及NO2-/NO3-的选择性(d) 图 2 BGO (a)，BGS0.1 (b)吸附过程和BGO (c)，BGS0.1 (d)光催化NO去除过程的原位DRIFTS图 图 3 BGS0.1(N) (a)和BGS0.1 (b)的变化密度分布，BGO, BGS0.1(N), 和BGS0.1 的吸附和反应活化能的DFT计算变化 (c) 图 4 BGS复合体系光催化去除NO的机理图

p 　　2015年1月22日，《Molecular Cell》杂志在线发表了题目为 “Cryo-EM Structure of Influenza Virus RNA Polymerase Complex at 4.3 Å Resolution”的流感病毒RNA聚合酶复合体的结构和功能研究方面的重要研究成果。 /p p 　　流感病毒属负链RNA病毒，有A、B和C型三种类型。其中，A型流感病毒是具有极强的致病性和传播能力的流感病毒种类，在过去有记录的人类历史上，曾经反复爆发，造成人类社会巨大灾难。由于流感病毒的快速变异特点，可以不断产生具有抗药性、高致病性的新毒株，从而对人类健康构成长期的重大威胁。流感病毒的复制和转录由其自身编码的流感病毒RNA聚合酶复合体负责，揭示流感病毒RNA聚合酶复合体的复制机制是控制流感病毒的关键所在，国际上对此项研究高度重视。流感病毒聚合酶包括PA，PB1和PB2三个亚基，总分子量约为250KD。对这一复合体的结构研究是揭示该复合体工作机制的关键条件之一。虽然对其结构研究的历史可追溯长达四十年，但是由于研究该复合体的难度，该复合体结构一直没有得到解析。由于其极端重要性，国际上众多国家的研究团队竞相对此开展了长期的研究，竞争十分激烈。 /p p 　　经过长期不懈的努力，由生物物理所刘迎芳和清华大学王宏伟课题组等中外多方参与的实验室最终经过通力合作，通过使用最新的高分辨率单颗粒冷冻电镜三维重构技术，解析了含有A型流感病毒RNA聚合酶大部分成分的4.3埃分辨率的四聚体电镜结构。该复合体涵盖了流感病毒聚合酶催化活性的核心区域。四聚体的每个单体内部有一个空腔。从三维重构密度图中可以清晰识别出该空腔内PB1上的催化结构域以及结合的RNA复制起始链，推测是进行RNA合成反应的区域。其活性中心结构与正链RNA聚合酶具有相似性，由此提出推测了流感病毒合成新生RNA链的机制。在四聚体复合物中，四个单体以D2对称性排列构成一个近似正方形结构。进一步的生物化学与功能研究发现该RNA聚合酶的寡聚状态与其结合的不同RNA底物相关，并可以发生单体-二体-四体之间的四级结构转换，多聚体界面残基的突变可以大大降低流感病毒的活力。在此基础上该论文首次提出了流感病毒转录和复制的转换模型，即四聚体是该复合体复制状态，而单体很可能是转录状态。在该论文的审稿过程中，法国的一个研究组率先在Nature杂志同时发表了两篇文章，分别报道了B型和蝙蝠流感病毒RNA聚合酶复合体的晶体结构。晶体结构验证了冷冻电镜解析的结构模型，但是与本工作揭示的A型流感不同，这些聚合酶仅以单体形式存在，因此无法提出复制的可能机制。 /p p style=" text-align:center " img alt=" " height=" 585" src=" http://life.tsinghua.edu.cn/userfiles/image/2015/0123_t.jpg" width=" 600" / /p p 　　该项目主要研究成员包括生物物理所常胜海、孙大鹏博士、梁欢欢博士、清华大学生命科学联合中心博士研究生王家等十余名联合攻关团队成员。参加本课题研究的还有：美国UCLA的程根宏教授研究组、瑞士Paul Scherrer Institute的Dr. Meitian Wang研究组、清华大学王佳伟研究组以及浙江大学医学院感染性疾病协同创新中心的李兰娟教授研究组等。该工作的高分辨率冷冻电镜数据采集于国家蛋白质科学研究(北京)设施清华大学 a href=" http://www.instrument.com.cn/zc/1139.html" 冷冻电子显微镜 /a 平台，也获得了中科院生物物理所 a href=" http://www.instrument.com.cn/zc/1139.html" 电镜 /a 中心的大力帮助。该项研究课题得到了中国科学院先导B项目、科技部和国家自然科学基金委的资助。 /p

铝塑复合膜的热封工艺中，热封压力是一个至关重要的参数，它直接影响着复合膜的热封效果和产品质量。本文将深入探讨铝塑复合膜热封工艺中热封压力的具体数值范围，并结合实际应用场景，为读者提供全面的指导和参考。一、热封压力的重要性在铝塑复合膜的热封过程中，热封压力是确保两层或多层材料在热封温度下充分熔融并紧密结合的关键因素。适当的热封压力可以使得材料之间形成稳定的化学键合，提高热封强度，从而确保复合膜的密封性和耐用性。二、热封压力的具体数值范围热封压力的具体数值范围并非一成不变，它受到多种因素的影响，包括复合膜的材料类型、厚度、热封温度、热封时间等。因此，在实际应用中，我们需要根据具体情况来确定合适的热封压力数值范围。一般来说，对于常见的塑料复合膜材料，如CPP（聚丙烯）、OPP（取向聚丙烯）、PET（聚酯）等，其热封压力范围大致如下：CPP（聚丙烯）：热封压力范围通常在0.5~0.7kg/cm² 之间。由于CPP材料具有较好的热封性能，因此在较低的压力下即可实现良好的热封效果。OPP（取向聚丙烯）：热封压力范围也在0.5~0.7kg/cm² 之间。与CPP相似，OPP材料同样具有较好的热封性能，但需注意其取向性对热封效果的影响。PET（聚酯）：热封压力范围相对较高，通常在1.5~2.0kg/cm² 之间。PET材料具有较高的熔点和强度，因此需要较高的热封压力才能实现充分的熔融和结合。然而，这些数值范围仅供参考，实际应用中还需根据复合膜的具体情况和热封设备的特点进行调整。例如，对于较厚的复合膜或需要更高热封强度的应用场景，可能需要适当提高热封压力；反之，对于较薄的复合膜或需要更低热封强度的应用场景，则可适当降低热封压力。三、热封压力的调整与优化在实际生产中，为了获得最佳的热封效果和产品质量，我们需要对热封压力进行精细的调整和优化。这主要包括以下几个方面：根据复合膜的材料类型和厚度选择合适的热封压力范围。根据热封设备的性能和特点调整热封压力的具体数值。例如，不同型号的热封机可能具有不同的压力调节范围和精度，需要根据实际情况进行调整。结合实际生产过程中的观察和测试，对热封压力进行微调。例如，通过观察热封后的复合膜表面是否平整、无气泡、无虚焊等现象，以及测试热封强度是否符合要求等方式来评估热封效果，并根据评估结果对热封压力进行相应的调整。注意热封温度、热封时间和热封压力之间的协调配合。这三个参数共同影响着热封效果，需要在实际生产中根据具体情况进行综合考虑和调整。总之，铝塑复合膜的热封工艺中热封压力的具体数值范围需要根据实际情况进行确定和调整。通过精细的调整和优化热封压力等参数可以确保复合膜的热封效果和产品质量满足要求。

近日，北京大学未来技术学院分子医学研究所研员陈雷课题组发现了钠漏通道NALCN-FAM155A-UNC79-UNC80复合物的冷冻电镜结构及UNC79-UNC80调节NALCN-FAM155A的机制。这一研究于5月12日发表在《自然-通讯》上。　　神经细胞的静息膜电位（Resting Membrane Potential, RMP）影响着神经细胞的可兴奋性，对于维持神经细胞正常的生理功能至关重要。钠漏通道NALCN（Sodium Leak Channel, Nonselective）介导了神经细胞的钠漏电流，能使静息膜电位更加去极化，从而提高神经细胞的可兴奋性。　　NALCN在哺乳动物中高度保守，与电压门控钙离子通道（CaV）和电压门控钠离子通道（NaV）同源性较高。且参与了诸多与神经系统相关的重要的生物学过程，包括呼吸节律的调节、痛觉感知、生物钟的调节和快速动眼睡眠等。　　“在人群中，NALCN的单点突变会引起多种严重的神经发育遗传疾病，包括精神运动发育迟缓和具有特征面相的小儿肌张力低下症及四肢和面部先天性挛缩、肌张力低下和发育迟缓症等。尽管NALCN通道有着如此重要的功能，但其工作机制仍不清楚。”陈雷告诉《中国科学报》。　　在2020年，陈雷研究组曾解析NALCN-FAM155A亚复合体的高分辨率结构，阐明了NALCN的钠离子选择性、胞外钙离子阻塞和电压调节特性的结构基础，发现了在NALCN通道中独有的位于II-III linker上的CIH螺旋可以结合在其胞内结构域上。但是UNC79和UNC80的结构以及它们是如何激活NALCN的并不清楚。　　先前的研究表明，UNC79和UNC80容易与NALCN-FAM155A亚复合体发生解离。在本项研究中，作者们在NALCN的C末端融合了GFP，UNC80的N末端融合了与GFP高亲和力结合的纳米抗体以稳定UNC79/80与NALCN间的相互作用。　　经过同源蛋白筛选等步骤，研究人员确定以大鼠NALCN和小鼠FAM155A, UNC79和UNC80亚基组成的复合体为研究对象，并在克服了样品制备、数据处理等困难后，通过单颗粒冷冻电镜技术获得了整体分辨率为3.2埃的四元复合物的电子密度，并搭建了原子模型。　　结构显示，UNC79和UNC80均由富含螺旋的结构组成，这些螺旋进一步的组装成HEAT重复或ARM重复等超螺旋结构。UNC79的N端与UNC80的C端、UNC79与UNC80的中间铰链区以及UNC79的C端与UNC80的N端均存在着紧密的相互作用，形成钳子状的复合体，整体形状类似于无穷号“∞”。 进一步的研究发现，NALCN主要通过胞内loop区与UNC79-UNC80发生相互作用的：NALCN胞质侧的I-II linker中的一段β-发卡结构（UNIM-A）与UNC79发生相互作用，II-III linker中的一段loop-螺旋结构（UNIM-B）以及一段L型螺旋结构（UNIM-C）与UNC80发生相互作用。作者们将NALCN与UNC79/80发生相互作用的基序命名为UNC Interacting Motif (UNIM)。　　陈雷介绍，该项研究还发现，UNC79, UNC80和FAM155A三个附属亚基对于NALCN能够正确的转运到细胞膜上是必不可少的。“这有可能是因为这些互作使UNC79/80遮挡了NALCN胞质侧loop上的内质网滞留信号，从而促进NALCN上膜。另外，这些互作也释放了CIH对NALCN的自抑制，使其激活。这为深入理解NALCN复合体的工作机制奠定了基础。”他说。

近日，南昌大学化学化工学院特聘教授熊威联合浙江大学化学系唐睿康教授在《国家科学评论》上发表文章，首次提出了“Microalgae-Material Hybrid”(MMH)的概念，系统梳理了微藻—材料复合体的构建方法以及其在能源和健康领域的应用，阐释了微藻-材料复合的化学机制。此外，文章还分析了微藻材料复合体的当前问题和未来挑战，并对微藻—材料复合体助力碳中和的前景进行了展望。微藻是地球上古老而又广泛存在的光合作用生物，同时也是地球上光合作用效率最高的生物，其光合作用效率是陆生植物的10到50倍。据估算，微藻每年可固定二氧化碳约900亿吨，年固碳量占全球净光合固碳的40%以上。　　随着全球变暖的加剧和我国“双碳”计划的提出，微藻的作用日益重要。但是受制于微藻自身的特性，微藻光合作用能量转化尚无法实现大规模应用。在自然界中，生命体可以通过生物矿化为自身形成有机—无机复合材料以实现功能的进化并增强环境适应性。受到生物矿化现象的启发，科学家们尝试通过材料与微藻的结合，赋予微藻新的功能，以实现对微藻光合作用能量的利用。相比于传统的基因工程改造，这种基于材料的微藻功能化改造，操作更加简便，成本更加低廉。未来，微藻—材料复合技术在清洁能源、环境保护和生命健康等领域的应用将有助于实现碳中和。　　据了解，微藻-材料复合体的研究已经进行了十多年，其目的是在能源、环境和医学等领域的应用中增强复合体的生物功能。微藻与材料的复合已经在二氧化碳固定、氢气生产、生物电化学能量转换和生物医学治疗等方面取得了重要进展。这些研究强调了材料对微藻的改造作用，凸显了材料在生物进化中的重要意义，为材料在生物学中的应用提供了创新的思路。微藻—材料复合技术是一种利用材料技术实现人工生物进化的策略。随着技术的进步和应用的开发，微藻-材料复合体将会在实现碳中和的进程中发挥更大的作用。此外，这一研究领域还有望催生一门新的学科，即材料生物学。

内毒素等可激活补体级联反应，补体激活则形成过敏毒素C3a，C5a，以及末端补体复合物。多数研究表明，高浓度的过敏毒素与急性呼吸窘迫综合征（ARDS）或多器官功能衰竭有关。亦已发现补体固有成分C3和C4对内毒素休克有保护作用，末端补体复合物可溶破和消耗靶细胞，从而起到保护机体的作用。补体是一类重要的免疫分子。19世纪80年代，Grohman和Buchner发现血浆和新鲜血清能杀灭细菌，并命名具有这种杀菌作用的物质为防御素。1894年，Pfeiffer在豚鼠体内发现溶菌现象，并鉴定防御素对热敏感，55℃30min即被灭活，故认为这种溶菌活性是血清酶的作用。其后，Bordet发现在加热灭活的血清中加入新鲜血清可恢复杀菌作用，并认为血清的杀菌作用需要两种不同的物质：一种是耐热的，因免疫而作用增强，并特异性地与免疫原发生反应，即现在所知的抗体；另一种不耐热，在免疫与不免疫血清中均存在，提示是一种非特异的补充成分，被命名为补体。以后又证明，防御素与补体为同一成分，统称为补体。各种动物红细胞抗体加补体可引起免疫溶血现象，所以认为补体为血清的单一成分。直到20世纪初，Ferrata首先发现补体成分并不单一，透析新鲜血清可得到非水溶性的优球蛋白部分和水溶性的假球蛋白部分。这两部分单独都不能使已结合抗体的红细胞溶解，如先与优球蛋白部分结合，再与假球蛋白部分作用可导致溶血；如次序相反，则无溶血现象。由此可见，补体的溶血作用是由两种成分依次反应引起的，优球蛋白和假球蛋白部分分别被命名为补体第一成分（C1）和补体第二成分（C2）。后来又陆续提出了补体第三成分和补体第四成分，直至20世纪50年代才确定这四个补体的反应顺序为C1→C4→C2-C3。50年代至60年代发现C3也并非单一成分，而是由六个因子组成的复合体，即由C5、C6、C7、C8与两个C9组成的补体末端复合物。60年代，研究者发现C1也非单一成分，是由C1q、C1r及C1s三个亚成分组成的。以上所述即为补体经典途径的11种成分。1954年，Pillemer等在血清中发现一种非抗体成分，命名为备解素（即现在所称的B因子），它可与一些多糖类物质作用，不经补体前段成分C1、C4 及C2而直接活化C3，并经补体末端效应成分C5～9，即通过补体活化的第二途径而溶破靶细胞。以后，研究者又逐渐认识了C1r、C1s及C4在本质上属于酶成分，发现了补体调节因子如C1抑制物（C1-in）、1因子、备解素（P）以及补体成分的cDNA克隆等。补体的成分是蛋白质，补体的激活需经蛋白水解发挥作用。补体通过肽链的有限蛋白水解，产生一些新的片段，其中有些直接表现某种功能，有些则再行组装，形成一些新的复合酶，再进一步进行有限的蛋白水解，从而形成复杂的级联反应。

肉毒杆菌（Clostridium botulinum）是一种生长在缺氧环境下的致命病菌，存在于腐烂、未煮熟的食物和土壤中。这种细菌分泌的肉毒杆菌毒素对人体的危害极大，是毒性最强的毒素之一，也是一种潜在的生化武器。日前，加州大学Irvine医学院的科学家们解析了肉毒杆菌毒素穿过肠道壁进入血液的分子基础，相关论文刊登在了近期出版的《科学》（Science）杂志上。这项研究为人们揭示了阻断这种致命毒素的新途径。肉毒杆菌释放的神经毒素能够使感染者瘫痪甚至死亡，人们把肉毒杆菌引发的这种疾病称为肉毒杆菌中毒（botulism）。这种神经毒素根据抗原性的不同分为A、B、C1、D、E、F、G等血清型，而这项研究针对的是A型。加州大学的副教授金荣生（Rongsheng Jin，音译）一直致力于肉毒杆菌的相关研究，曾在Nature、Science等顶尖杂志上发表多项成果。（例如Science：首个神经毒素复合物3D结构）肉毒杆菌的神经毒素发挥作用，需要穿越肠道的上皮屏障。为此，神经毒素与三个细菌蛋白（血凝素HA）结合形成了复合体。为了理解毒素复合体与细胞粘附蛋白的互作机制，研究人员在神经毒素、血凝素和 E-cadherin三者结合之时，解析了整个复合物的晶体结构。E-cadherin是维系肠道上皮屏障的重要蛋白。研究显示，肉毒杆菌毒素与E-cadherin的结合，影响了E-cadherin的正常功能，破坏了肠道壁细胞之间的紧密联系。复杂的毒素分子可以由此穿越肠道的上皮屏障，进入血液循环。“肉毒杆菌分泌的毒素太大了，看起来难以突破上皮细胞之间的紧密连接，”金荣生副教授说。但现在我们知道，这种毒素有个内应可以从内部开启“城门”。人们可以在此基础上开发更有效的方法，阻止致命肉毒杆菌的致命毒素进入血流。最后，研究人员还在晶体结构的基础上，构建了突变版的肉毒杆菌毒素复合体，使其中的HA不能与上皮细胞的E-cadherin结合。他们发现，尽管这种复合体含有活性完全的神经毒素，但口服毒素的小鼠并没有受到毒害。这是因为突变HA丧失了破坏细胞连接的能力，毒素无法被肠道避的上皮层吸收。

研究背景RAF激酶家族是 RAS-RAF-MEK-ERK 信号级联（MAPK信号）的核心组成部分，可传导细胞增殖、分化等信号。RAF在细胞质中保持自我抑制状态，并通过活化的RAS募集到质膜，被激活后进行信号传递。该信号通路异常通常会导致癌症发生。尽管对KRAS/RAF识别有比较详细的了解，但这种相互作用如何导致RAF激活仍不清楚。研究中涉及到不同激活状态的RAF复合物和RAS结合，互作体系中将含有到3个及以上的分子，传统的方法很难获得准确互作结果。这次我们带来的这篇文献讲述美国丹娜-法伯癌症研究所的工作人员使用MST技术来解析RAF蛋白激活和与RAS互作的关系。https://doi.org/10.1038/s41467-023-40299-6IF: 16.6 Q1研究内容先前对KRAS与RAF的结构研究主要集中在RAF的两个结构域：富含半胱氨酸结构域CRD和RAS结合结构域RBD。为了更好的了解二者的结合以及RAF的激活，作者分析了在MEK1和14-33二聚体的自抑制状态下，KRAS与完整BRAF结合的冷冻电镜结构，并使用MST技术检测不同状态RAF与KRAS亲和力。综合其他实验发现，KRAS结合不足以激活BRAF，说明了RAS结合和激活RAF是可分离的，并提出小分子抑制剂的新思路。研究结果为了探究RBD对KRAS结合的可及性，作者使用MST技术检测了不同结构域的RAF与KRAS亲和力。单独的RBD结构域的亲和力最强（26nM）,表明RBD结构域是RAF和KRAS结合的主要区域。此外，通过MST技术检测了RAS蛋白与自抑制（Autoinhibited）和活性状态（Active dimmer）下全长BRAF的亲和力。结果显明，二者亲和力相似（126nM/108nM），也就是RAF在自抑制状态下，RBD参与结合KRAS没有任何空间障碍。在获得自抑制或活性状态时，需将RAF蛋白与MEK或者14-3-3二聚体形成复合物，再检测与KRAS互作。MST技术无需固定样品，避免固定过程对复合物的影响，并且在溶液条件下检测，保证互作分子达到结合解离平衡状态，从而获得更加准确的Kd值。图：MST检测KRAS和BRAF片段或者复合体的亲和力技术优势MST技术是在溶液中进行的检测，无需固定操作，能够使靶标蛋白或者复合物保持稳定状态，在涉及到复合物或者多元互作时，可获得更加准确的亲和力结果。

2023 年 5 月下旬，对于田佳来说是忙碌且有意义的一个初夏。在短短一周之内，他相继在 Nature Catalysis 和 Nature Materials 上发表两篇论文。目前，他在中科院上海有机所担任研究员。图 | 田佳（来源：田佳）利用超分子手段，拓宽对自然光合作用体系的理解5 月 18 日，第一篇论文发表在 Nature Catalysis 上。研究中，他和合作者利用超分子手段模拟自然光合作用，探索构筑新型的人工光合体系。光合作用被认为是地球上最重要的化学反应过程，为生命体提供着最基本的物质与能量来源。然而，由于天然光合系统通常需要兼顾诸多生命过程，且催化中心数量有限并距离光敏系统较远，导致"光能-化学能"转化的整体量子效率偏低。通过化学手段模拟光合作用中的关键基元，构筑光能转化效率更高的人工光合系统，有可能为缓解能源环境危机、降低碳排放提供新的理论和技术支撑。在复旦大学攻读博士学位期间，田佳师从该校的黎占亭教授。那时，前者主要从事超分子有机框架材料的研究。更早之前，黎占亭在芳酰胺大环、以及折叠体和分子识别等领域的工作，给田佳带来了重要启发。于是，后者萌生了将高强材料凯夫拉结构中的寡聚芳酰胺片段嫁接到天然卟啉两亲分子上，进而构筑人工光合组装体的想法。后来，田佳根据天然光合紫色细菌的球形色素体结构，设计了两亲性的三嵌段卟啉基分子单体。（来源：Nature Catalysis）令人惊喜的是，利用这一方法不仅在水中得到了尺寸分布均一的球形组装体，而且组装体表面具有环形的卟啉阵列亚结构。对于通过超分子组装体来模拟生物特定功能和结构来说，这是一次极其重要的突破。在性能上，这种球形组装体不仅展现出光收割"球形天线"效应，同时具有良好的抗光漂白性质和优异的结构稳定性，为超分子光催化体系的光敏剂选择提供了新的解决方案。（来源：Nature Catalysis）受天然光合紫色细菌球形色素体结构的启发，课题组设计了三嵌段卟啉基的两亲分子，并引入寡聚芳酰胺片段以便增强组装体结构的稳定性。合成关键分子之后，他开始进行超分子组装体的构筑和表征。通过亲疏水作用、氢键作用和π-π堆积作用，这种单体分子可以在水中自发组装形成球形纳米胶束组装体。通过增加芳酰胺片段的长度、提高分子间的氢键数量，可以构筑粒径更大、性质更稳定的组装体。在化学、材料等科学研究中，纳米结构表征占据十分重要的位置。在 Nature Catalysis 发表的这篇论文中，透射电子显微镜、扫描透射电子显微镜以及同步辐射小角 X 射线散射的观测结果显示：组装体呈现出尺度均一的球形结构。但是，更精细的组装亚结构表征，需要通过高分辨扫描透射电镜、原子力显微镜、冷冻电镜等手段实现。借助冷冻电镜单颗粒分析技术，田佳等人观察到球形组装体表面存在直径 4.2nm 左右的环形卟啉阵列，这为进一步研究催化性能及其构效关系奠定了基础。完成超分子组装体的构建之后，则要进行光催化实验和机理研究。这时，课题组根据球形胶束表面的环形卟啉阵列呈正电性，有目的地选择了合适的 Co 基卟啉催化剂。在水溶液中，催化剂具有阴离子形式，因此可以通过静电相互作用拉近其与正离子型卟啉环形阵列的空间距离，从而提高电子传输效率；且催化剂的尺寸约为 3-4 nm，略小于环形卟啉阵列的直径（4.2 nm），这也促进了催化剂与环形阵列的对接。另外，在催化过程中，好的催化剂不仅能降低反应活化能，也与反应底物二氧化碳具有一定的结合能力。同时，当生产最终目标产物 CH4 的时候，好的催化体系还能具有良好的脱附能力。基于此，该团队选用四（对磺酸苯基）卟啉-Co 配合物（TSPP-Co）为催化剂构筑人工光合体系，该体系在优化条件下表现出光促 CO2 至 CH4 转化的高催化效率与高产物选择性。同时，在描述反应机理时，他们提出"纳米围栏"以及"球形天线"效应，上述效应使光生电子高效地注入催化位点，进而带来高效的二氧化碳催化转化。当人工光合作用遇见超分子自组装生命过程离不开超分子自组装，光合生命以脂质和蛋白为骨架，可以对捕光复合物和反应中心进行精确定位，并能有序排列形成精妙的多级自组装结构，比如紫菌的色素体、高等植物的类囊体等。这些优雅的超分子组装体表现出高效的光捕获、精确的电子转移和选择性催化功能。而在人工光合领域，超分子自组装的好处在于可以让人们"自下而上"地构筑光合材料，比如将单体分子组装为纳米复合结构。另外，通过优化结构设计，还能提高能量转移和电子传递的效率。同时，超分子自组装能将不同的功能模块组装在一起，借此形成复合材料，从而打造多功能的人工光合系统。另外，超分子自组装还具有可逆性和修复性的特点，能对人工光合材料的长期稳定性和可持续性起到重要作用。如前所述，光合作用为生命提供了物质和能量。针对人工光合作用的研究一般主要关注：如何使用人工方法来模拟自然光合作用过程，将太阳能转化为化学能并进行储存。具体来说，该领域的研究主要集中在以下几个方面：其一，光吸收和能量转化。即设计和合成可以高效捕获太阳能的材料，让这些材料高效地吸收光能，并将不同波长的太阳光转化为可利用的能量。其二，电子传递。即研究光激发态中电子的传输过程，包括电子在光吸收材料内部和不同受体之间的传递，以便设计高效的电子传输路径，从而最大限度地提高能量转换效率。其三，光化学反应。即研究光激发态中的化学反应，例如使用光能来分解水或还原二氧化碳，寻找能够有效催化这些反应的催化剂，以便实现可控的太阳能转化。由此可见，针对人工光合作用的研究，主要目标是通过模仿自然光合作用的原理和过程，开发高效可持续的太阳能转化技术。而超分子自组装，是指分子通过非共价相互作用比如氢键、疏水作用等，自发地形成复合结构的过程。对构建结构精确可控的光合材料，超分子自组装也能提供有益的启示。基于这些原因，课题组将超分子自组装和人工光合作用加以结合，最终完成了 Nature Catalysis 这篇论文。5 月 18 日，相关论文以《人工球形色素体纳米胶束用于水相选择性CO2还原》（Artificial spherical chromatophore nanomicelles for selective CO2 reduction in water）为题发在 Nature Catalysis 上 [1]。于军来和 Huang Libei 是论文的共同第一作者；田佳研究员、香港城市大学叶汝全教授、香港大学大卫李菲利普斯（David Lee Phillips）教授、以及江苏大学杜莉莉教授担任共同通讯作者；中科院上海有机所是论文的第一完成单位。图 | 相关论文（来源：Nature Catalysis）在这篇论文发表四天之后，由田佳担任第一作者的另一篇论文发表在 Nature Materials 上。总体来看，这两篇论文都和超分子自组装有关。而在 Nature Materials 这篇论文里，则更进一步地探索了高分辨冷冻电镜技术在溶液相自组装领域的应用。提出基于溶剂化纳米纤维的分子模型具体来说，在 Nature Materials 这篇论文中，研究人员提出了溶剂化纳米纤维的详细分子模型。研究中，该团队使用高分辨的冷冻电镜作为主要研究手段。在冷冻电镜中，样品被冷冻在液氮温度下（约-196 摄氏度），这时可以形成一种名为玻璃态的固体状态，从而让分子保持在自然状态下的结构和构象。在传统电子显微镜技术的样品处理过程中，通常需要在干态下制样，由此可能会引起结构破坏和伪影。而采用高分辨冷冻电镜可以避免上述不足。通过收集不同角度和焦平面的电子图像，就能用计算算法对图像进行处理和重建，从而获得高分辨率的三维结构信息。研究中，针对嵌段共聚物所形成的线性纳米胶束，课题组将高分辨冷冻电镜用于溶液相表征中，借此获得关于结晶的高分子精确结构信息、以及晶格堆积方式。对于溶剂化的高分子链段，也可以通过冷冻电镜获得它在溶液相中的原位结构信息。凭借这些关键的结构信息，研究人员得以通过分子模拟的方式，针对嵌段高分子在溶液相形成的一维线性组装结构，进行分子尺度上的解析。期间，利用冷冻电镜观测到的晶格参数等关键信息，该团队对结晶核区之内的高分子链折叠方式和堆积方式进行了解析。此外，通过测量高分子链段的组装长度和排列方式，他们发现溶剂化区域的高分子链段在溶液相组装时，会采用螺旋形的发散排列形式。在 Nature Materials 这篇论文中，课题组还制备了溶液相分散的纳米纤维组装体。通过活性结晶驱动自组装，让线性纳米纤维的构筑和长度得到控制，而这一过程主要依赖以下几个因素：其一，分子设计。所设计的分子必须拥有合适的结构和功能单元。以嵌段高分子为例，这类高分子单体通常拥有两类高分子链段，即疏溶剂的结晶"核区（Core）"和亲溶剂的分散"晕区（Corona）"，这可以促进分子在溶液中的结晶和有序组装。同时，所设计的分子必须具有弱相互作用，以便在晶体生长过程中实现动态调控。其二，晶体生长条件。通过调节晶体的生长条件，例如溶液浓度、温度、溶剂选择等，可以控制纳米纤维的生长速率。同时，通过调节这些条件，还能对分子聚集行为和晶体生长动力学产生影响，从而实现纤维的构筑、以及长度的控制。其三，动态调控。活性结晶驱动自组装的一大优势在于，它可以在晶体生长过程之中，对分子进行动态调控和重排。通过控制分子结构或者引入其他功能分子，可以在纳米纤维中引入特定结构或功能单元。这样一来，纳米纤维的构筑和长度控制，也会更加灵活和可控。研究"利器"：GW4 高分辨电子冷冻显微镜另据悉，在具备一定选择性的溶剂条件之下，嵌段高分子单体的"核区（Core）"可以自发地形成晶核，并通过"种子生长（Seeded-growth）"的方式实现线性组装。而在同样的条件之下，亲溶剂的"晕区（Corona）"结构具有高度的溶剂化效应。对于纳米组装结构来说，这让它可以在溶剂介质中高度地分散，并能形成胶体稳定的溶液，且不会出现沉淀和析出。在电子束的照射之下，具有结晶能力的"核区（Core）"通常拥有较高的衬度，很容易就能和溶剂分子以及其他结构区别出来。但是，由于对电子束的不耐受性，通常很难直接观测到嵌段高分子单体的高分辨晶格结构。为此，在低温下通过使用冷冻电镜，该团队利用低剂量电子成像模式，对上述结构进行观测并取得了很好的效果。而亲溶剂的"晕区（Corona）"由于电子云密度比较低，使用普通的透射电镜手段难以观测到。因此在 Nature Materials 这篇论文中，课题组使用了一台 Talos Arctica 冷冻透射电子显微镜，让其工作在 200 kV 电压之下，并配上 K2 直接电子探测器和 BioQuantum 能量过滤器，借此获取了关于"核区（Core）"和"晕区（Corona）"的高分辨率冷冻电镜图像。由此可见，在超分子自组装材料领域，预计冷冻电镜这一表征手段，将对组装机制、结构和功能关系的理解发挥重大作用。而活性结晶自组装（Living CDSA，Living Crystallization-Driven Self-Assembly），则是 Nature Materials 这篇论文的另一个关键词。活性结晶驱动自组装，是国际高分子领域的热点研究方向，也是一种新颖的自组装方法。它能帮助人们深入理解晶体生长和自组装的机制，为材料合成和设计提供新的思路。在材料科学、纳米技术和生物医学等领域，该方法具有广泛的应用前景，可被用于制备功能性纳米材料、晶体纳米颗粒、有序纳米结构等。在这一研究大方向上，课题组主要聚焦在如何利用晶体的自发形成，来控制和引导功能性材料的组装。一些嵌段共聚物分子具有两亲性，这些分子在在晶体生长过程之中，会出现溶液相组装的行为。而通过"种子生长"的方法，可以对这种行为进行控制。具体来说，纳米结构的形貌、大小、结构、以及超分子组装的性质，都可以通过该方法得到精确的调控。在 Nature Materials 这篇论文中，田佳 的合作者是来自英国 GW4 高分辨电子冷冻显微镜中心的研究人员。GW4 高分辨电子冷冻显微镜，是一个用于高分辨度冷冻电子显微镜研究的设备设施，由英国布里斯托大学、加的夫大学、卡迪夫大学和巴斯大学这四所大学合作建立，旨在提供先进的电子显微镜技术支持，以用于研究生物大分子结构和功能。该设施配有最先进的仪器设备，包括冷冻透射电子显微镜、电子能量过滤器和直接电子探测器，可以提供高分辨度的图像和结构分析能力。正是在这些设备的帮助之下，他们顺利地完成了本次研究。5 月 22 日，相关论文以《具有结晶核的嵌段共聚物纳米纤维的高分辨冷冻电子显微镜结构》（High-resolution cryo-electron microscopy structure of block copolymer nanofibres with a crystalline core ）为题发在 Nature Materials 上，并被选为当期期刊封面[2]。上海有机所田佳是论文第一作者，加拿大维多利亚大学伊恩曼纳斯（Ian Manners）担任通讯作者。图 | 相关论文（来源：Nature Materials）审稿人评价称："作者在组装过程中所展现的细节，以及最终对于纳米结构的表征令人印象深刻，突显了之前人们没有意识到的纳米结构独特性。"长远目标：全面地模拟自然光合作用在人工光合作用领域，目前自然体系的平均"光能-化学能"转化效率不足 1%。如能更深入地理解自然光合过程并对其加以改进，则有希望将光能至化学能转化的总量子效率提高至 10% 以上并向实用领域拓展，从而对光能高效利用以及"双碳"目标的实现起到技术支撑作用。在溶液相自组装结构表征领域，假如可以建立冷冻电镜的表征方法并加以推广，对于深刻理解自组装过程、构筑更多的具有特定功能的自组装超分子结构有着重要意义。在人工光合组装体构筑领域，超分子球形色素体结构已被证明具有光收割"球形天线"效应以及优异的稳定性。基于上述结构，田佳 团队将筛选合适的无机催化剂比如杂多酸、无机纳米颗粒，构建有机超分子组装体与无机粒子的高阶组装体系，并探讨其在光催化产氢以及二氧化碳还原方面的应用。同时，他希望通过筛选合适的催化剂，开展光催化产氧的研究，以便构筑不含牺牲试剂的全反应型光催化体系，借此在同一系统中让光催化氧化反应与还原反应同时进行，进而全面地模拟自然光合作用。在组装结构的冷冻电镜表征上，田佳将和其他冷冻电镜平台开展合作，重点研究溶液相构筑的自组装结构，对大分子、小分子在溶液相中的自组装行为进行深入探究，并将根据已有理论知识与研究基础深入理解超分子组装体"结构与功能"之间的内在联系。田佳目前所在的中科院上海有机化学研究所，起步于抗生素和高分子化学的研究，所里的老一辈科学家在"两弹一星"研制、"人工合成牛胰岛素、人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸"和物理有机化学中的两个基本问题等一系列紧密结合国家战略的重要研究中作出了卓越贡献。目前，上海有机所的整体主攻方向是分子合成科学，致力于解决化学键的选择性断裂和重组等重大科学问题。通过结合人工智能技术，旨在探索基础研究驱动变革性技术的创新模式，通过分子合成科学领域的原始创新，推动生物医药和战略有机材料等核心技术的发展。

大家好，本周为大家分享一篇最近发表在Analytical Chemistry上文章，High-Throughput, Quantitative Analysis of Peptide-Exchanged MHCI Complexes by Native Mass Spectrometry1。该文章的通讯作者是美国基因泰克公司的Wendy Sandoval研究员。　　癌症疫苗是通过利用肿瘤细胞相关抗原，来唤醒人体针对癌症的免疫系统。常见的策略是通过对病人的肿瘤细胞样本进行基因测序来寻找特征性抗原肽，该抗原肽会与I类主要组织相容复合体(MHCI)相结合并呈递至CD8+细胞表面，通过与CD8+细胞表面受体相结合从而诱导免疫反应。为了实现整个过程，研究人员通常会结合基因测序和计算机预测结果设计多个候选抗原肽，每个候选肽都需要通过实验测试来确认它与MHCI分子的结合能力以及相关免疫原性。此外，考虑到编码MHCI的基因具有多态性，候选抗原肽还需要与不同等位基因编码的MHCI分子进行测试。因此，本文开发了一种高通量方法，利用非变形质谱快速筛选候选抗原肽并表征形成的肽-MHCI复合物(pMHCI)。　　pMHCI复合物中抗原肽的体外载入一直以来都是难点，因为MHCI复合物(包括HLA和β2M亚基)本身并不稳定，需要长度为8~10的多肽链载入到MHCI的凹槽以保持完整。本文则通过利用紫外光裂解肽-MHCI复合物(UV-MHCI)的肽交换实现抗原肽的载入，具体步骤如图1A所示，通过紫外光照，UV-MHCI中的高亲和肽被切割转为低亲和肽段，该低亲和力肽段极易发生肽交换，通过监测新的pMHCI复合物的形成实现对候选肽的评估。目前常用的检测pMHCI形成的工具包括ELISA、TR-FRET以及2D-LC-MS。然而这些方法仅能提供有限的信息关于肽交换、pMHCI分子质量，对形成的pMHCI复合物无法进一步的表征。事实上，pMHCI复合物对后续诱导免疫反应至关重要。　　图1. 癌症疫苗的免疫监测的示意图：A) 筛选流程，B检测方法。　　为了确认非变性质谱(nMS)能否用于pMHCI复合物表征以及肽交换率的检测，作者对UV-MHCI以及6个标准肽段进行了考察(图2)。未经UV照射的UV-MHCI MS谱图(图2A)可以观察完整的UV-MHCI复合物以及丢掉紫外光裂解肽的MHCI。MHCI复合物被认为是气相解离产生的，因为没有活性肽的稳定作用，MHCI很难存在于溶液相中，溶液中没有MHCI，“空壳”的MHCI只有可能是质谱中UV-MHCI的气相裂解产生的。图2B证实了这一观点，经紫外光照射后，紫外光裂解肽由高亲和力转为低亲和力，从MHCI上脱落，MHCI解离成HLA和β2M亚基，谱图中能观察到HLA和β2M亚基信号。确认了MHCI是由peptide-bound population产生的信号，作者开始用该方法去定量标准肽的肽交换率。如图2C为UV-MHCI与标准肽孵育并过夜UV照射得到的谱图，仅观察到完整的pMHCI以及“空壳”MHCI的信号，说明实现了100%的完全肽交换。如图2D，肽交换率随孵育时间改变，2小时孵育时间足以实现最大肽交换。　　图2. nMS表征UV光照A)前B)后的UV-MHCI复合物，C)nMS测定UV-MHCI与标准肽的肽交换率，D)标准肽肽交换率随时间的变换情况。　　为了提高分析通量，减少样本消耗，作者在nMS基础上开发了SEC-nMS和CZE-nMS系统。作者用SEC-nMS系统测定了50个候选肽的交换率，说明该系统能够进行中或大规模的数据采集。相比较SEC-nMS而言，CZE-nMS系统具有更高的灵敏度和通量，样品体积消耗从微升减少至纳升，分析时间也缩短为2 min(图3A)。检测信号与进样量呈线性关系，注射体积为3 nL时，最低检测限为6 ng(图3BCD)。作者测定了67个候选肽跨越4种等位基因编码的MHCI分子的肽交换率(图3E)。此外，通过将UV-MHCI复合物同时与四种以上的候选肽进行孵育可在单个实验中同时检测它们的相对肽交换率以及与MHCI结合的亲和力(图3F)。作者还提出Vc50这个概念，即导致50%的pMHCI复合物发生解离的碰撞电压，可作为评估pMHCI复合物稳定性的重要参数。　　图3. 使用CZE-MS系统高通量分析pMHCI复合物　　除了检测pMHCI复合物的形成，测定肽交换率，nMS还可以对形成的复合物进行进一步的结构表征。如图4所示，native top-down的分析策略可获得多层次的结构信息。本文使用的Orbitrap Eclipse “Tribrid” 质谱，图4A为完整pMHCI的MS1谱图，图4B为施加源内电压(SID)促使蛋白解离为亚基，图4C是将14+ pMHC单独分离出，为后续HCD活化做准备。图4D为pMHCI复合物经HCD解离后的MS2谱图。图4E和图4F则分别为对肽段以及HLA亚基进行top-down测序的结果。这些多层次的结构信息能够帮助区分HLA亚型、阐明候选肽的序列，包括一些PTMs、二硫键信息。这些结构细节可能会影响候选肽与MHCI分子间的亲和力甚至是后续T细胞受体的识别。　　图4. Native top-down分析策略获得pMHCI复合物的多层结构信息　　总之，本文将非变性质谱(nMS)与分子排阻(SEC)或毛细管电泳(CZE)分离技术相结合用于高通量筛选pMHCI复合物中的候选肽。该方法能够直观确认pMHCI的完整性，Vc50可作为评估复合物气相稳定性的重要指标，通过native top-down分析策略可获得多层次的结构信息。以上所有确保了后续临床T-细胞实验的正常进行。　　撰稿：刘蕊洁　　编辑：李惠琳　　原文：High-Throughput, Quantitative Analysis of Peptide-Exchanged MHCI Complexes by Native Mass Spectrometry　　参考文献　　1. Schachner LF, Phung W, Han G, et al. High-Throughput, Quantitative Analysis of Peptide-Exchanged MHCI Complexes by Native Mass Spectrometry. Anal Chem. 2022 10.1021/acs.analchem.2c02423. doi:10.1021/acs.analchem.2c02423

2024年8月14日，天津医科大学张恒团队与中国科学院武汉病毒研究所邓增钦团队合作在学术期刊Nature发表了题为"Structural basis for the activity of the type VII CRISPR-Cas system"的研究论文。该工作证实VII型CRISPR-Cas系统能够特异性识别细胞内转录本并靶向敲低基因表达，能够帮助宿主菌抵抗噬菌体的感染，是具有适应性免疫功能的CRISPR系统；进一步解析了该系统组装、识别和切割底物RNA的结构基础。CRISPR-Cas是广泛存在于细菌和古菌中的抵抗病毒入侵的适应性免疫系统。目前，对I-VI型CRISPR-Cas系统的功能和机制研究比较深入。然而，对于近期发现的Ⅶ型CRISPR-Cas系统的生物学功能和分子机理尚不清楚。合作团队使用JEOL在国内安装的第一台JEOL CRYOARM 300冷冻电镜解析了VII型系统7种不同功能状态下的高分辨电镜结构并结合生化分析（图1）。该电镜具备先进的样品仓设计，能够在更换样品时保持高真空状态，有效减少冰污染，确保了样品结构的完整性和解析精度。此外，电镜对镜筒内置的Omega能量过滤器进行了特殊优化系统优化，使电子束在长时间的成像过程中保持稳定，从而获得更为清晰和稳定的图像。研究人员从实验结果中发现：1）VII型系统复合体由7个Cas7蛋白、1个Cas5蛋白、4个Cas14蛋白以及crRNA和底物RNA构成；2）VII型系统通过一种独特的核酸酶Cas14四聚体特异性切割底物RNA；3）底物靶序列两侧的序列 (protospacer flanking sequence, PFS) 的存在往往限制了CRISPR工具对靶点的选择性，VII型系统的3'-PFS对底物切割无影响，而5'-PFS则可以通过增加VII系统复合体中Cas14的结合位点影响对RNA底物的切割。综上，该研究首次对Ⅶ型CRISPR-Cas系统的功能进行了表征，深入阐明了这一系统独特的组装机制、底物RNA识别和切割模式，为基于VII型CRISPR-Cas系统的RNA操控工具的设计与开发奠定了基础。图1 VII型CRISPR–Cas复合体底物结合状态I的密度图(a)和结构模型(b) 中科院武汉病毒所安装的CRYOARM 300 (JEM-Z300FSC)为JEOL在国内安装的第一台300 kV冷冻电镜，其配置了冷场发射电子枪、欧米茄能量过滤器和无孔相位板。该电镜已经投入运行约4年，目前产出的数据已经相继发表在包括Nature, Nature Microbiology, Cell Research, Nucleic Acids Research, Nature Communications等期刊上。1. Yu, G., Wang, X., Zhang, Y. et al. Structure and function of a bacterial type III-E CRISPR–Cas7-11 complex. Nat Microbiol 7, 2078–2088 (2022). https://doi.org/10.1038/s41564-022-01256-z2. Yang, S., Wang, Y., Yu, F. et al. Structural and functional insights into the modulation of T cell costimulation by monkeypox virus protein M2. Nat Commun 14, 5186 (2023).https://doi.org/10.1038/s41467-023-40748-23. Li, Z., Xia, H., Rao, G. et al. Cryo-EM structures of Banna virus in multiple states reveal stepwise detachment of viral spikes. Nat Commun 15, 2284 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-46624-x4. Jiayi Yin, Yan Fu, Guibo Rao, Zhiqiang Li, Kexing Tian, Tingting Chong, Kai Kuang, Manli Wang, Zhihong Hu, Sheng Cao, Structural transitions during the cooperative assembly of baculovirus single-stranded DNA-binding protein on ssDNA, Nucleic Acids Research, Volume 50, Issue 22, 9 December 2022, Pages 13100–13113,https://doi.org/10.1093/nar/gkac11425. Xiaoshen Wang, Guimei Yu, Yanan Wen, Qiyin An, Xuzichao Li, Fumeng Liao, Chengwei Lian, Kai Zhang, Hang Yin, Yong Wei, Zengqin Deng, Heng Zhang, Target RNA-guided protease activity in type III-E CRISPR–Cas system, Nucleic Acids Research, Volume 50, Issue 22, 9 December 2022, Pages 12913–12923, https://doi.org/10.1093/nar/gkac11516. Wang, X., Li, X., Yu, G. et al. Structural insights into mechanisms of Argonaute protein-associated NADase activation in bacterial immunity. Cell Res 33, 699–711 (2023).https://doi.org/10.1038/s41422-023-00839-77. An, Q., Wang, Y., Tian, Z. et al. Molecular and structural basis of an ATPase-nuclease dual-enzyme anti-phage defense complex. Cell Res 34, 545–555 (2024). https://doi.org/10.1038/s41422-024-00981-wJEOL新一代300kV冷冻电镜目前,市场在售的是JEOL新一代300kV冷冻电镜CRYOARM 300II (JEM-3300),其特点如下:高稳定性冷场枪科勒照明模式，消除光斑边缘菲涅尔条纹，提升采集效率低慧差光路系统，大范围移动电子束时光束质量稳定镜筒内置的Omega能量过滤器，一键实现零峰校正高真空样品存储仓，换样灵活图2 CRYOARM 300II外观相关产品 https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100507/C283127.htm

超高分辨率荧光显微镜正在不断改变我们对细胞内部结构及运作的认识。不过在现阶段，显微镜技术还是存在着种种不足，如果人们希望显微镜能在生物研究领域发挥重要作用，就必须对其加以改进和提高。 　　光学显微镜的出现及其影响 　　自荷兰博物学家、显微镜创制者Antonie van Leeuwenhoek(1632-1723)在17世纪第一次将光线通过透镜聚焦制成光学显微镜并用它观察微生物(microorganisms or animalcule)以来，显微镜就一直是生物学家从事研究工作、探寻生命奥秘必不可少的利器。正是因为有了Leeuwenhoek的这项伟大发明及其后继者对显微镜技术的不断改进和发展，人们才能够对细胞内部错综复杂的亚细胞器等结构的形态有了初步的了解。 　　此后，研究人员对显微镜技术的追求从未停歇过，他们总是希望能得到分辨率更高的显微镜，从而更好地观察细胞内部更细微的结构。最近，《自然-方法》(Nature Methods)杂志上报道的超高分辨率成像技术(super-resolution imaging, SR imaging)终于使得人们可以在单分子水平上进行观察研究。 　　SR技术的发展过程 　　在达到今天SR技术水平的过程中，承载了许许多多研究人员辛勤劳动的汗水，也面临着诸多亟待解决的难题。 　　在以上这些光学SR成像技术中有两种技术&mdash &mdash 受激发射减损显微镜(stimulated emission depletion microscopy, STED)和饱和结构光学显微镜(saturated structured illumination microscopy，SSIM)最受关注。 　　最近，基于探针SR成像技术的光敏定位显微镜(PALM)和随机光学重建显微镜(STORM)，以及借助荧光基团随机激活特性的荧光光敏定位显微镜(FPALM)都已经取得了成功。 　　通过基于探针的SR成像技术，可以获得多张原始图像。在每一张原始图像中，细胞内只有一部分被荧光标记的分子能发出荧光，即这些荧光分子都处于不断激活和灭活的交替状态，每一次都只有部分分子能被观察并成像。而且由于每次发出荧光的分子都分散得较为稀疏，因此相互之间不会受到影响，也就避免了因相邻分子发出荧光而无法分辨的问题。最后将这些原始图片叠加、重合在一起就得到了最终的高分辨率图像。这样，就能使得那些以前由于荧光点太密以至于无法成像的结构的分辨率达到纳米级水平，而且成像的分子密度也相当高，可以达到105个分子/&mu m2。 　　这种分辨率对于生物学家来说，意味着现在可以在分子水平上观察细胞内的结构及其动态过程了。 　　虽然显微镜技术已经发展到了如此高度，但它仍然只是生物学家研究中使用的一种工具。因此还需要将显微镜获得的图像与其它的试验结果互相参照，才能获得准确的结果。人们需要认清SR显微镜的优势与劣势，为操作以及判断SR图像制定出标准化的操作规范，只有这样才能最大限度地发挥SR显微镜的作用。 　　现在，由于人们对细胞内各组份的组织结构以及它们的动态变化过程都只有一个概念上的认识，因此，借助显微镜从纳米水平上对这些结构及过程进行真实的观察能让人们发现许多以往所不了解的东西。例如，以前人们通过电镜发现细胞骨架是由大量丝状网格样组织构成时，就有人对此现象持怀疑态度。那些认为细胞骨架是一种用来稀释细胞内生化物质浓汤这样一种结构的细胞生物学家把这种观测结果称作僵化的人为试验结果。 　　除非最新的SR显微镜图像或者其它的试验结果都能证明细胞骨架是由大量的丝状网格样组织构成的，否则还会有人持上述的怀疑观点。不过已经有其它的生化试验结果证实了早期的电镜观察结果是正确的。当然新兴的SR技术也需要其它传统的生化试验结果予以佐证才有价值，同时还需要电镜的辅助。因为电镜能提供纳米级的观察结果，这对于佐证具有同样分辨率的SR显微镜观测结果来说是最有价值的。 　　今后，大家在逐步了解、接受和广泛使用SR显微镜的同时，需要注意将会出现的各种问题，以下的表格列出了部分与SR显微镜使用相关的缺点及其目前的解决方法。 　　最近几年，就如何处理图像已经有了非常严格的操作规范。不过迄今为止，对于怎么处理SR图像还没有一个标准的操作规范。尤其需要指出的是，PALM和STORM数据在某些重要因素上，graph方面的共性要多于image方面。在一张SR图像上，分子的不确定性和密度都能用颜色表示出来，这种图像把细胞内该分子有可能出现的任何地点都标示出来了。而且只有被标记的分子按照一定的标准(发出的光子数)判断它的确是一个单分子并且定位准确之后才显示出来。必须对获得的图像进行这样的标准化处理之后才能分析结果。同样，对于试验数据也需要如此进行标准化处理。要提高分辨率不仅需要分子定位、分布得比较好，还需要分子数目够多，以致能达到尼奎斯特判断法(Nyquist criterion)的要求，即分子间的平均距离要小于显微镜分辨率的一半。虽然上述问题都不会影响SR显微镜的应用，但由于存在这些问题，所以我们应该时刻提醒自己，一定要仔细判读、分析SR显微镜的图像结果，只有这样才能得到有价值的生物学结论。 　　SR荧光显微镜在生物学研究中的应用 　　到目前为止，人们还很难得知，SR荧光显微镜会对生物学界的哪一个领域带来重大变革，但已经有几个领域出现了明显的改变。这些研究领域是动态及静态的细胞组织结构研究领域、非均质分子组织研究领域、蛋白动态组装研究领域等。这几个领域都有一个共同的特点，那就是它们研究的重点都是分子间如何相互作用、组装形成复合物。因此，能在纳米水平观察这些分子对它们来说具有重大的意义。 　　通过观察蛋白质之间的组合关系来了解它们的作用，并能为后续的细胞功能试验打下基础 　　结构生物学研究在这方面已经取得了很大的进展，目前已经发现了4-8纳米大小的分子间相互作用组装成细胞微管、肌丝、中间丝这些超过10微米大小聚合物的机制。不过对于核孔复合体、中心体、着丝点、中间体、粘着斑这些由许多不同蛋白经过复杂的三维组装方式组合起来的复合体，还需要更好的办法来进行研究。目标就是要达到分子水平的分辨率，这样就可以观察大复合体形成过程中的单个分子，也就能对这些分子的化学计量学有所了解了。要得到更多的生物学信息就需要SR显微镜这样的三维成像技术，例如可以使用活体细胞SR成像捕捉细胞骨架的动态重构过程等等。 　　SR成像有助于人们更好地了解分子间的差异 　　细胞膜蛋白组织方式的经典模型已经从随机分布的液态镶嵌模型转变成了脂筏模型、穴样内陷模型或特殊蛋白模型。这种差异与细胞不同功能相关，例如在高尔基体、cargo蛋白和高尔基体酶蛋白之间必须发生相互作用，但最终它们会按照各自的功能分开，发挥各自的作用。有很多试验手段，例如免疫电镜技术、荧光共振能量转移技术(FRET)等都已经被用来研究这种膜不均一性问题了。多色PALM技术(Multicolor PALM)为人们提供了一种新的手段用来观察膜蛋白集合、组织的过程，并且还能定量分析不同蛋白间的空间距离关系。因为有了PALM提供的单分子信息，人们就可以清楚地了解蛋白分子间的空间关系，甚至有可能计算出相隔某一距离的分子之间发生相互作用的可能性。这种方法除了用于研究膜蛋白之外，还能用于许多非随机分布的生物系统研究，例如研究微管上的马达蛋白。 　　SR成像技术还能用于在单分子水平研究蛋白动态组装过程 　　细胞对外界刺激信号的反应起始于胞膜，在胞膜上受体蛋白之间发生动态的集合，用来调节细胞的反应活性。像HIV这种有被膜病毒也是在细胞膜上完成病毒颗粒组装过程的病毒，也是利用了细胞的物质转运机制。尽管现在蛋白组装的物理模型还远远没有完成，但研究人员知道膜蛋白的动态组装过程是不均一的，所以通常使用荧光试验手段很难获得分子水平上的信息。同样，单分子测量技术(Single molecule measurements)也存在着类似的局限，因为单分子测量技术只能观察细胞内的几个分子，所以缺乏整体的信息。因此由于缺乏空间分辨率，很难动态地研究蛋白质组装过程。SR荧光成像技术与活细胞成像技术和单分子示踪技术(sptPALM)结合就能解决这一问题。我们可以借助分子密度准确地看出PALM图像中的蛋白质簇，蛋白质簇动态的统计数据和形态学数据能帮助我们了解蛋白质动态组装的机制。 　　上面只是选了生物学研究中的3个方面来说明SR技术的用途，但这已经很好的展示了我们是如何从Leeuwenhoek最初对于生命组成的假设一步一步走到了今天，使用SR显微镜来证实构成生命体的最基本材料&mdash &mdash 分子的组合过程。STED和PALM的商业化产品已经上市了，这标志着SR显微镜的时代来临了。我们相信SR显微镜在充满创造力的生物学家们手中，一定会充分发挥它的作用，帮助我们发现更多生命的奥秘。 　　原文检索： 　　Jennifer Lippincott-Schwartz & Suliana Manley. Putting super-resolution fluorescence microscopy to work. Nature Methods, 17 December 2008 doi:10.1038/nmeth.f.233

研究背景Nature：清北团队合作发现CRISPR免疫增效子，建立Cas9核酸酶生长进化模型CRISPR-Cas系统是一种强大的基因编辑工具，但Cas9核酸酶活性仍需提高。现有的方法存在着种种局限性，例如优化序列可能破坏结构、改变表达方式可能导致副作用、使用辅助蛋白会增加复杂性等。因此，开发新的方法来增强Cas9核酸酶的活性仍是CRISPR-Cas系统研究中的一个重要课题。2024年5月29日，来自清华大学和北京大学的研究团队在Nature上合作发表了题为：Pro-CRISPR PcrIIC1-associated Cas9 system for enhanced bacterial immunity的研究论文研究团队通过生物信息学分析、结构生长轨迹分析、生化实验、冷冻电镜解析和大肠杆菌抗噬菌体实验等手段，发现了一类新型CRISPR免疫增效子PcrIIC1，可以显著增强Cas9核酸酶的活性。研究团队还建立了Cas9核酸酶生长进化模型，揭示了Cas9蛋白结构和功能的演变规律，并阐明了PcrIIC1增强Cas9活性的分子机制。这项研究为我们进一步理解CRISPR系统的进化历程，以及开发基于CRISPR免疫增效子的高效基因编辑工具奠定了基础。研究思路通过生物信息学分析，研究团队观察到一类新型关联基因（Novel-associated genes, NAGs），显著富集存在于较大蛋白体积的II-C型Cas9的基因簇中，并推测这些NAGs可能参与到Cas9介导的细菌免疫过程。图1. 结构生长轨迹分析方法（左）和II-C型Cas9的生长轨迹图（右）通过生化实验和冷冻电镜解析复合体结构表明，来自金黄色细菌属（Chryseobacterium sp.）的CbCas9生长出了一个全新的增强Cas9活性的β-REC2结构域，以及一个全新的能够与其关联基因PcrIIC1互作的CTH结构域。通过蛋白间相互作用，2个CbCas9蛋白和2个PcrIIC1蛋白能够形成异源四聚体复合物。图2. 冷冻电镜分析CbCas9和PcrIIC1结合的三个阶段蛋白质与核酸的分子互作实验表明，与单独的CbCas9相比，CbCas9-PcrIC1复合物表现出增强的DNA结合进而体现出切割活性，对原间隔区相邻基序序列的兼容性更广，对错配的耐受性更强，抗噬菌体免疫性增强。研究利用溶液中标记的分子互作方式获得亲和力，得出与单独的CbCas9相比，CbCas9-PcrIC1复合物表现出增强的DNA结合（图3a）进而体现出切割活性，对原间隔区相邻基序序列的兼容性更广，对错配的耐受性更强，抗噬菌体免疫性增强。图3. PcrIIC1增强CbCas9的DNA结合(a)、切割(b)、PAM兼容性(c)、DNA解旋 (d) 和错配容忍 (e) 能力最后，为了检验CRISPR免疫增效子PcrIIC1对CbCas9抗噬菌体免疫能力的影响，研究人员在大肠杆菌中进行了抗噬菌体实验。以上结果说明CbCas9-PcrIIC1复合体的形成对整个CRISPR-Cas系统的免疫增强至关重要。图4. PcrIIC1显著增强了CbCas9系统的细菌免疫活性FIDA如何更好复现Nature蛋白与核酸互作发文思路流体动力分散技术（FIDA）通过第一性物理原理直接获取分子的绝对流体动力学半径（Rh），通过追踪分子微妙的变化来表征生物分子的行为、特征以及功能。Fida Neo分子互作仪涵盖亲和力表征、亲和动力学表征、分子质量表征三大功能，一次实验即可获得互作与分子质控的数据，让互作的数据有“法”可依。FIDA技术无需固定、无需加热，甚至无需标记，可兼容所有缓冲液，是对现有分子互作技术是一次不一样的升级。FIDA技术可用于CbCas9-PcrIIC1复合物冷冻电镜前样品质控，CbCas9-PcrIC1复合物与DNA的亲和力实验以及动力学实验，以及CRISPR- cas以及核酸复合物的大小和定量表征等方面，具体如下:FIDA多维蛋白复合体表征，快速无稀释优化冷冻电镜样品，丰富您的蛋白质表征数据。FIDA所获得的Rh为绝对的粒径大小，可以直接与后期的电镜数据做比较。此外FIDA内置的 PDB 关联程序，可以将实际获得的 Rh 与数据库中的结构信息进行比较，有助于结构的精细解析。FIDA技术单次运行只需要40 nL 蛋白质在 4 分钟内获得的完整蛋白质 QC 图，包括冷冻电镜样品QC的关键参数表征，例如多分散性指数（PDI），聚集（Agg），粘度（Viscosity），粘附性（Stickiness），完整性（Rh）等指标，FIDA是一种非常有效的支持所有生物物理学和结构生物学的基本工具。图5. FIDA单次测试的得到8个蛋白表征数据冷冻电镜应用：FIDA：4分钟给您无稀释的冷冻电镜样品优化解决方案FIDA和本篇研究中应用的分子互作技术都是一种在溶液状态下通过荧光分子标记表征分子互作的技术。对于蛋白可能需要形成多聚体，在溶液环境下，更能有效的体现蛋白与蛋白或蛋白与核酸互作的真实情况。FIDA 可以使用含盐和洗涤剂的缓冲液条件，具有不同环境中（类体内环境）进行测试的灵活性。这使得研究者能够分析不受缓冲液成分限制的核苷酸，以确保其数据的准确性和可靠性。FIDA 这种在溶液内检测分子互作技术，是理想的结合能力检测，因为它不依赖于潜在的阻碍性表面固定，不受结合域空间方向影响的表征。图6. FIDA实验原理示意图FIDA不仅可以表征互作亲和力，也同时无标记检测CRISPR核酸酶与gDNA相互作用的热力学、亲和力、和结合动力学，全面表征蛋白与核酸互作。FIDA不仅可以完成本研究中得到的CbCas9-PcrIC1复合物表现出增强的DNA结合亲和力，还可在无标记下表征蛋白与核酸的热力学参数与结合动力学，甚至表征结合时蛋白构象变化与获得有关基因编辑过程的分子细节的定量表征。FIDA技术可以处理带负电荷分析物和带正电荷配体，使利用FIDA能够深入了解CRISPR- cas组分之间的结合相互作用，并以更高的准确性和效率表征和优化CRISPR系统。FIDA是一种序列无关的技术-不需要事先了解序列。FIDA的序列独立性质可对未知或未表征的基因组区域进行研究，同时简化工作流程。图7.(A) FIDA实验示意图。ReporterRNA用于识别RNP的大小和饱和点(上)，用其报告RNP结构作为竞争分析的起点(下) (B)正向结合(上)和反向滴定(下)期间获得的原始FIDA数据 本研究在分子层面直观的揭示了免疫增效子PcrIIC1的作用。首次发现了一类新型的CRISPR免疫增效子可以通过二聚化Cas9效应器提升Cas9活性，这些结果不仅有助于我们进一步理解CRISPR系统的进化历程，还为未来基于CRISPR免疫增效子的高效基因编辑工具的开发奠定了基础。FIDA对于蛋白质复合体的多维表征和对蛋白与核酸互作亲和力与动力学的的检测，不依赖于分子量变化，样本用量少（仅需40nL），是一种在溶液状态下且不受缓冲液成分影响的多维表征技术。对于在本研究中相似的蛋白可能需要形成多聚体，在溶液环境下，更能有效的体现互作的真实情况。

一、项目基本情况：1.项目编号：JXGZ2024-01-1506项目名称：南昌大学绿色食品江西省实验室超高效液相色谱-三重四极杆线性离子阱复合质谱仪采购项目采购方式：竞争性磋商预算金额：4600000.00 元最高限价：4370000.00采购需求：采购条目编号采购条目名称数量单位采购预算（人民币）技术需求或服务要求赣购2024F001114406超高效液相色谱-三重四极杆线性离子阱复合质谱仪（绿色）1台4600000.00元详见公告附件合同履行期限：合同签订后90天内。本项目不接受联合体投标。2.项目编号：JXGZ2024-01-1507项目名称：南昌大学绿色食品江西省实验室体积排除色谱-多角激光散射仪等进口设备采购项目采购方式：竞争性磋商预算金额：6130000.00 元最高限价：5823500.00采购需求：采购条目编号采购条目名称数量单位采购预算（人民币）技术需求或服务要求赣购2024F001114313油脂氧化稳定测试仪（绿色）1台370000.00元详见公告附件赣购2024F001114404中央供水（绿色）1台800000.00元详见公告附件赣购2024F001114311脂溶性维生素提取仪（绿色）1台1060000.00元详见公告附件赣购2024F001114312水分活度测试仪（绿色）1台270000.00元详见公告附件赣购2024F001114314氨基酸分析仪（绿色）1台950000.00元详见公告附件赣购2024F001114310体积排除色谱-多角激光散射仪（绿色）1台2200000.00元详见公告附件赣购2024F001114405超纯水机（绿色）4台480000.00元详见公告附件合同履行期限：合同签订后90天内。本项目不接受联合体投标。3.项目编号：JXGZ2024-01-1511项目名称：南昌大学绿色食品江西省实验室小动物活体成像系统等进口设备采购项目采购方式：竞争性磋商预算金额：5185000.00 元最高限价：4925700.00采购需求：采购条目编号采购条目名称数量单位采购预算（人民币）技术需求或服务要求赣购2024F001114390离心浓缩仪（绿色）2台480000.00元详见公告附件赣购2024F001114393小动物活体成像系统（绿色）1台2640000.00元详见公告附件赣购2024F001114316超微量分光光度计（绿色）1台160000.00元详见公告附件赣购2024F001114387高速冷冻离心机（绿色）1台130000.00元详见公告附件赣购2024F001114391旋转蒸发仪（绿色）4台440000.00元详见公告附件赣购2024F001114315厌氧手套箱（绿色）1台330000.00元详见公告附件赣购2024F001114317快速组织破碎仪（绿色）2台440000.00元详见公告附件赣购2024F001114392真空冷冻干燥机（绿色）1台380000.00元详见公告附件赣购2024F001114388高速冷冻离心机（绿色）1台150000.00元详见公告附件赣购2024F001114389离心机（绿色）1台35000.00元详见公告附件合同履行期限：项目交付时间：合同签订后90天内。本项目不接受联合体投标。二、获取采购文件：时间：2024年01月22日 至 2024年01月26日，每天上午0:00至12:00，下午13:00至23:30（北京时间，法定节假日除外 ）（磋商文件的发售期限自开始之日起不得少于5个工作日）地点：江西省公共资源交易网方式：网上报名获取采购文件，未在规定时间内下载采购文件而导致无法上传响应文件的后果由供应商自行承担。售价：0.00元三、凡对本次采购提出询问，请按以下方式联系：1.采购人信息名称：南昌大学地址：江西省南昌市红谷滩学府大道999号联系方式：0791-839692852.采购代理机构信息名称：江西国政招标咨询有限公司地址：江西省南昌市庐山南大道348号南昌市农业科学院大楼十楼联系方式：0791-881948973.项目联系方式项目联系人：刘雨雯、朱珍珍、管晓波、江福群、柳洋华、王东虎电话：0791-88194897

p 　　四川政府采购网于2020年5月19日发布《四川省资阳市安岳县住房和城乡建设局安岳县城镇生活污水处理厂PPP项目(第二次)公开招标中标公告》。江苏天瑞仪器股份有限公司(以下简称“公司”、“天瑞仪器”)收到采购人(安岳县住房和城乡建设局)、采购代理机构(北京金准咨询有限责任公司)联合发来的中标通知书，确认该公司、中国能源建设集团天津电力建设有限公司联合体为安岳县城镇生活污水处理厂PPP项目的中标社会资本。现将具体中标情况的有关内容公告如下： /p p 　 strong 　一、中标项目基本情况 /strong /p p 　　1、公示媒体：四川政府采购网 /p p 　　2、采购人：四川省资阳市安岳县住房和城乡建设局 /p p 　　3、代理机构：北京金准咨询有限责任公司 /p p 　　4、采购项目名称：四川省资阳市安岳县住房和城乡建设局安岳县城镇生活污水处理厂PPP项目(第二次) /p p 　　5、采购项目编号：5120212019000309 /p p 　　6、采购方式：公开招标 /p p 　　7、本项目招标公告日期：2020-01-15 /p p 　　8、开标日期：2020-03-12 /p p 　　9、中标日期：2020-05-19 /p p 　　10、公告发布日期：2020-05-19 /p p 　　11、总中标金额：753975100元 /p p 　　12、中标项目内容：包含安岳县 52 座乡镇生活污水厂和 1 座县城生活污1 /p p 　　水厂以及厂外配套管网建设 /p p 　　13、主要中标条件： /p p 　　(1)中标价 /p p 　　建安工程下浮比例：2% /p p 　　资本金投资回报率：8% /p p 　　融资利率上浮比例：40% /p p 　　运营维护单价：2.29元/吨 /p p 　　(2)运作方式：BOT(建设-运营-移交) /p p 　　(3)回报机制：可行性缺口补助 /p p 　　(4)项目期限：30年 /p p 　　(5)项目概算：753975100元 /p p 　　 strong 二、中标社会资本方名称 /strong /p p 　　1、联合体牵头单位名称：江苏天瑞仪器股份有限公司 /p p 　　(1) 法定代表人：刘召贵 /p p 　　(2) 地址:江苏省苏州市昆山市玉山镇中华园西路1888号天瑞大厦 /p p 　　2、联合体组成单位名称：中国能源建设集团天津电力建设有限公司 (1) 法定代表人：付修军 /p p 　　(2) 地址: 天津市河东区七纬路3号 /p p 　　 strong 三、中标事项对公司的影响 /strong /p p 　　若公司能签订正式项目书面合同并顺利实施，对公司未来经营业绩会产生积极影响。 /p p 　　 strong 四、风险提示 /strong /p p 　　公司虽已被确认为安岳县住房和城乡建设局安岳县城镇生活污水处理厂PPP项目(第二次)的中标单位，但项目尚未签订正式项目书面合同，合同签订存在不确定性，项目具体内容以最终签署的合同为准，公司将根据合同签订情况按规定及时履行信息披露义务，敬请广大投资者注意投资风险。 /p

熟悉德国耶拿的都知道，耶拿是全球顶级的光谱及元素分析供应商，从AAS，ICP-OES，ICP-MS，TOC/TN，C/N/S/Cl，到UV, Raman，产品全面，且独具特点；越来越多的人也知道了，在生命科学领域，耶拿也是一颗冉冉升起的新星，且发展势头非常迅猛。那么，问题来了，平时您可能大多只看到耶拿一个部门的产品，可作为第三方检测公司，你们其实两类仪器都需要？答案也来了，10月23日，在BCEIA德国耶拿展台，分析仪器和生命科学两大业务部门合体亮相，只为展示更加全面的行业解决方案，包括固废，水质，制药，环境，食品，动物疫病防控，植物分子育种，精准医疗等等。让您一次看个够！来展台的可不只是一线仪器使用人员，23日上午，德国耶拿展台迎来了这样一行人——江桂斌院士带队的参观团，专家们对德国耶拿的发展给予了高度评价。ZEEnit 700 Q：“软硬兼施”的新款原子吸收500余家展商，成千上万款仪器，遍布于几个展馆，又累又慢，如何能从慧眼识出哪些是新产品，哪些又是新品中的精品？为了解决您的烦恼，轻松、高效逛展，仪器信息网特别策划了4大主题路线参观的实时直播，其中光谱新品大观路线，自然少不了光谱专家德国耶拿，开展第一日上午，主题路线的压轴产品，选择了德国耶拿新推出的ZEEnit 700 Q原子吸收光谱仪，应用支持经理王越慜女士向直播团介绍了这款新产品。为了让更多的观众能够深入了解这款新产品，德国耶拿在24日下午举办了新品发布会，ZEEnit 700 Q延续了ZEEnit 700系列的经典设计，火焰-石墨炉切换ls即可完成。同时，新增了大量的内置符合中国标准的常用分析方法， 如Cd、Pb等， 大大提升了软件的性能， 从此告别方法设置困扰，没有专业经验的操作者也可轻松使用。得益于在设计上，应用上的便利性，ZEEnit 700 Q特别适用于食品、农业、环境、第三方检测等实验室日常的快速分析。应用支持经理王越慜女士介绍ZEEnit 700 Q听全球研发总监讲耶拿 ICP-MS的故事众所周知，ICP-MS问世只有30多年，而在德国耶拿，恰巧有这么一位研究ICP-MS 30余年的人物，这就是德国耶拿IC-MS全球研发总监Iouri kalinitchenko，他职业生涯的30多年，可以说一直在做一件事，也只做了一件事，就是研究ICP-MS，说得再具体些，30多年来，几乎都在研究德国耶拿的ICP-MS。本届BCEIA，Iouri再次专程来到中国，与用户进行了交流，只是，不同于以往在会议室里的交流，这次选在了展台现场，因为Iouri认为这样交流方式更轻松，更自然。Iouri在报告中首先介绍了PQ MS的发展历史， 这绝对是一台有历史的仪器，1988年问世，是最早商业化的ICP-MS之一，拥有多项发明专利，包括最经典的离子透镜，iCRC碰撞反应池，RF发生器，全数字检测器等等。这些创新技术，在科研和应用上带来了极大的便利，比如具有超高的灵敏度，用一些用户的话，PQ MS的灵敏度超过其他ICP-MS几倍之多，甚至堪比磁质谱；同时，超高灵敏度也带来了检测速度的显著提高；另外，在PQ MS上，实现了真正的免维护；此外，可节省一半氩气，绿色环保，大大节省运行成本。聚焦固废检测：提供全面的解决方案24日下午，BCEIA次日，德国耶拿公司在E232会议室举办了固废专项解决方案技术交流会，聚焦热点话题，资深应用工程师崔贺女士介绍了德国耶拿专门为固废行业提供的解决方案，涵盖金属元素，到非金属元素分析的全套解决方案。金属元素分析包括经典的原子吸收法，ZEEnit 700P系列具有灵敏度高，稳定性好的特点，是市场上最经典的原子吸收产品。德国耶拿独家的contrAA 连续光源原子吸收分光光度计，开机即测，一次进样即可测定多个元素，不用换空心阴极灯，这些设计都显著提高了分析速度。德国耶拿PQ 9000是市场上分辨率最高的ICP-OES，光学分辨率达到3ppm，能够轻松应对复杂样品中的光谱干扰。multi EA 系列元素分析仪可以准确检测固体废弃物中的硫、氮、氯、碳等元素， 帮助您获得准确的固废样品信息。如何让移液工作自动化10月24日，在BCEIA 2019会议期间，德国耶拿公司举办了“如何把您的工作自动化”技术交流会，移液工作站全球产品经理、资深移液工作站产品专家Dr. Ariane Jonetz-Menzel专程来华，就移液工作站如何帮助生命科学领域的科研单位和企业完成大量、复杂、易出错的加样工作进行了深入的讲解，并与参会人员就他们的工作进行了交流探讨。凯撒拉曼光谱评议会获好评23日下午，王兰芬博士在BCEIA的光谱仪器评定会上介绍了“原位实时过程分析利器-拉曼光谱最新技术”。凯撒光学系统公司，作为全球著名的原位过程拉曼供应商，研发技术始终处于领先。专利的多维全息体相光栅、获奖的轴向分光系统保证高灵敏的同时，实现全谱直读，可快速检测低含量的中间物质。固定式设计、智能恒温设计确保仪器的长期稳定性，为准确监控反应过程保驾护航。多通道监控，实现多个反应同时进行. 专业的丰富原位探头，实现深海原位、化工制药研究与制造，实现真正意义的原位测量或质控。专业展会，招聘专业人才本届BCEIA，还增加了企业现场招聘环节，德国耶拿受邀参与，人力资源总监陈丽女士进行了宣讲活动，介绍了德国耶拿的历史和文化，以及在中国市场的发展情况，耶拿进入中国市场即将满20年，一直保持着良好的发展势头，用户知名度和满意度持续上升，并连续获评“分析仪器行业最具影响力的国外厂商”，也是2018年分析行业的“最佳雇主”之一。公司的发展离不开人才的支撑，所以特别欢迎有志之士来耶拿共同发展！很多在场聆听的人员对耶拿公司产生了浓厚的兴趣，随后积极参与到现场的招聘，面试环节， 相信专业的平台，一定能让专业的人才与专业的公司，达成专业的合作！精彩纷呈的现场活动为了答谢来自全国各地的用户朋友，德国耶拿设计了精彩纷呈的现场活动，LED屏幕前人头攒动，有拼知识的抢答活动，获奖者对耶拿公司和产品如数家珍，也有纯拼人品的微信抽奖、抽奖卡抽奖，以及仪器连连看，寻宝等活动。这些活动，在轻松欢快的氛围中，使观众与耶拿之间产生了更深入的交流。

p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/noimg/df4a7e9d-159d-42d3-a58f-8821e2d1a325.jpg" title=" 001.jpg" width=" 500" height=" 500" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 500px height: 500px " / /p p 　　最近，来自荷兰Utrecht大学以及Leiden大学医学中心的研究者们通过成像的技术解析了关键免疫系统激活的分子机制，研究结果表明免疫系统能够通过两种方式激活。这一发现对于设计靶向癌症或感染的疗法具有重要的意义。相关文章发表在最近一期的《Science》杂志上。 /p p 　　当免疫系统检测到入侵的微生物的时候，抗体将会快速启动保护效果。而抗体行使功能的关键又在于一类叫做C1的小分子复合物与受感染的细胞结合并最终清除。然而，此前研究者们并不清楚这些入侵病原体是如何被识别，以及C1复合体是如何被激活的。 /p p 　　对C1复合体的研究十分困难，原因在于这类小分子在实验室条件下往往会聚团，难以独立分析。对此，研究者们开发出了一种新的技术手段，能够在更加天然的环境中对该蛋白的活性进行研究，从而发现了更多以往不知道的事实。 /p p 　　为了捕捉蛋白质复合体结合与相互作用的特征，研究者们结合了两种成像手段：冷冻电镜以及冷冻电子X射线断层技术。 /p p 　　冷冻电镜技术是将数千张复杂的复合体图片拷贝刻印在胶带的黏性面，通过对这些颗粒进行拍照，能够得到不同角度的图像。而冷冻X射线扫描断层技术则是能够在更加天然的环境中(即与细胞膜结合的状态)对蛋白复合体进行扫描，与CT扫描类似，当颗粒在设备内部旋转时，通过拍摄能够得到复合体的不同角度的图像。这两项技术均能够通过重建得到复合体的3D图像。 /p p 　　通过这些手段，研究者们发现免疫激活的两种方式，即物理性扭转以及交叉激活。在某些情况下，危险因子结合在细胞膜表面的数量极少，当抗体结合的时候，整个复合体需要通过物理变形的方式调整其构象以使得其能够结构适当，这种单一复合体的调整就能够激活免疫反应 而在另外一种情况下，危险因子数量很多，那么多个C1复合体能够互相激活。 /p p 　　这项研究首次报道了免疫系统激活的两种不同的方式。此外，结合上述两种成像技术能够得到更为清晰的免疫互作的细节，从而方便设计靶向性药物激活或阻断免疫反应信号。 /p p 　　资讯出处：Unexpected immune activation illustrated in the cold /p

性别决定过程中会出现X染色体失活（X chromosome inactivation，XCI）现象，其中涉及到一个非常关键的长非编码RNA Xist，在XCI过程中Xist由两条X染色体中的一个转录出来，覆盖在X染色体之上对X染色体进行沉默【1,2】。Xist通过招募染色质修饰蛋白、转录沉默因子以及其他的RNA结合蛋白，启动基因沉默并对X染色体进行大规模的重塑，形成非活性X染色体中心（inactive X chromosome，Xi）【3,4】。但X染色体上需要被沉默的基因有一千多个，而Xist只有几十个，并不与需要沉默的基因数量级相对应，因此X染色体的沉默的具体机制还不得而知。2021年11月4日，美国加州大学洛杉矶分校Kathrin Plath研究组与Tom Chou研究组以及Yolanda Markaki（第一作者）合作发文题为Xist nucleates local protein gradients to propagate silencing across the X chromosome，揭开了Xist通过对局部蛋白进行成核作用，促进Xist以及相关蛋白在X染色体上的覆盖，从而导致X染色体失活的分子机制。为了检测Xist如何介导X染色体失活，作者们将雌性小鼠胚胎干细胞分化形成外胚层类似细胞（Epiblast-like cells，EpiLCs），此时会促进Xist的表达以及X染色体失活的诱导（图1）。在分化培养的第二天D2到D4是基因沉默的关键时期。通过RNAs-seq，作者们对所有的X染色体相关的基因进行了检测，确认D2-D4是Xist发挥作用的时间框，与其相互作用蛋白一起促进了基因的逐渐沉默。因此，作者们将D2时期的X染色体称为pre-Xi，而将D4时期的染色体称为Xi。图1 外胚层类似细胞中Xist诱导X染色体失活通过对D2-D4转换过程中Xist覆盖体积的统计，作者们发现pre-Xi与Xa的体积相似，而D4的时候Xi的体积与体细胞中凝缩程度相似。而且通过原位杂交实验，作者们发现pre-Xi到Xi的过程中结构出现了显著变化，因此X染色体失活过程中出现了染色体高阶结构的不同。那么首先作者们想知道X染色体失活过程中Xist的数量具体是多少，为此作者们使用三维结构照明显微镜（Three-dimensional structured illumination microscopy，3D-SIM）对Xist的数量进行了统计，利用MS2-MCP实验系统【5】作者们发现Xist的数量大约是50个，每个点中包含两个Xist分子，在pre-Xi到Xi的过程中Xist的数量也没有出现显著的变化。但Xist点联合起来将X染色体上1000多个基因进行了沉默，Xist与被沉默的基因之间庞大的数量差引起了作者们的兴趣。能做到这一点的其中一个可能性是靶标基因之间可以通过快速扩散和瞬时的相互作用而被沉默。为了对这一假设进行检测，作者们检验了Xist点的移动性。作者们惊讶地发现，Xist点的位置几乎没有明显的融合和分裂，说明Xist点的信号位置是被严格限制的，而且主要位于开放的A-compartment之中。图2 Xist招募蛋白效应因子促进超复合体的形成那么Xist是如何做到沉默X染色体上的基因的呢？为此作者们想知道Xist点是否是通过招募其他的效应因子蛋白而导致在X染色体上的沉默的。作者们诱导基因沉默的效应因子蛋白进行检测，发现Xist点会招募其他效应因子比如SPEN等在Xist存在的局部区域形成大分子复合体（图2），增加局部蛋白质浓度形成Xi。SPEN能够形成大分子复合体依赖于其中存在内在无序序列【6】，通过敲除该内在无序序列，作者们发现SPEN蛋白招募进入Xist形成的复合体中也依赖于其内在无序序列，同时该序列对于X染色体失活过程也是非常关键的。Xist与形成的超复合体逐渐对X染色体进行塑形，促进X染色体上基因的沉默，形成X染色体失活中心区域（X-inactivation center，Xic），该区域包含正是Xist基因所存在的区域。图3 工作模型总的来说，该工作发现X染色体失活并非Xist通过扩散到整个染色体上促进基因沉默的，而是通过招募相关的效应因子蛋白形成大规模的、动态的蛋白质复合体（图3），促进X染色体高阶结构变化，逐渐凝缩并最终导致X染色体上的基因沉默。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.10.022

3月16日上午，中关村发展集团所属中关村微纳公司牵头搭建的怀柔科学城创新联合体服务启动仪式在怀柔科学城举办。市科协党组书记沈洁，怀柔区委书记、怀柔科学城党工委书记郭延红，怀柔区委副书记、区长、怀柔科学城党工委副书记、管委会主任于庆丰，中关村发展集团副总经理伍发平，全国政协委员、中国工程院院士、国际欧亚科学院院士武强，中科院科技创新发展中心党委书记、主任姜晓明等出席活动。为全面贯彻落实党的二十大精神，助力北京国际科技创新中心建设，聚焦打造世界级原始创新承载区，推动怀柔区加快构建以科学城为统领的“1+3”发展新格局，支持产业做大做强、助力乡村振兴、科学素质提升，推进北京怀柔综合性国家科学中心建设，北京市科协与怀柔区政府今天正式签订战略合作协议。本次活动上，立足北京怀柔综合性国家科学中心(怀柔科学城)、市场导向的新型产学研服务平台——怀柔科学城创新联合体服务正式启动。怀柔科学城创新联合体由市科协和怀柔区政府共同指导成立，2022年8月北京市科协正式认定，由中科院北京纳米能源所园区科协（中关村发展集团所属中关村微纳公司）牵头，联合入驻怀柔科学城的中科院研究所、中科院大学、央企研发机构、科技企业、行业学会、科技园区等创新主体具体落实创新服务工作，以市场的问题和需求为导向，以国家前沿技术产学研对接服务为核心，集成全要素创新服务资源的产业服务平台，服务产学研创新主体之间精准交流协作。活动仪式上，怀柔区科协、中关村微纳公司代表创新联合体与国科大土壤改良团队、河北华强、北京飞创天泽、北京安邦永泰等四个项目签订了服务协议，经创新联合体服务达成落地怀柔区的山东承天信息、北京安心易维、北京净油洁宝三家科技企业分别与北房镇、九渡河镇、喇叭沟门满族乡政府签订落地协议。市科协党组成员、副主席孟凡兴、怀柔区委常委、组织部部长孙晓峰共同为怀柔科学城创新联合体、院士专家服务中心创新基地、怀柔区乡村振兴工作站三个创新平台揭牌。市科协党组成员、副主席陈维成，怀柔区副区长、怀柔科学城管委会副主任季学伟代表北京市科协和怀柔区人民政府签订战略合作协议。未来，双方将围绕“共筑科技自立自强根基、共建怀柔科学城、共助特色产业发展服务乡村振兴、共促区域公民科学素质提升、共推科技馆之城建设、共同支持提升基层科协组织力”等方面开展全方位合作。武强表示，党的二十大报告强调,教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑，市科协与怀柔区签署战略合作协议，并联合开展“三个创新平台”建设，正是深入贯彻落实党的二十大精神的具体实践。下一步，将发挥自身优势，服务怀柔区经济社会发展，助力乡村振兴，增进民生福祉。伍发平表示，中发展集团作为市级专业平台，将充分发挥整合创新资源的市场化平台作用和集成服务优势，将中发展“科服、金融、投资、园区+国际交流、区域协同”的“4+2”服务体系和20类200余项创新生态集成服务产品全面导入怀柔区，全力支持中关村微纳公司作为集团前置在怀柔区的服务平台，牵头落实怀柔科学城创新联合体服务工作，当好怀柔区委区政府创新生态集成服务“合伙人”、企业技术“经理人”和科学家“经纪人”，与企业共成长，与科学城共发展。沈洁表示，市科协坚持组织赋能融通、市区协同联动、广泛搭建平台，共同服务百年科学城和怀柔区经济社会发展。一是突出价值引领，挖掘科学家精神教育资源，引导科技工作者传承老一辈科学家精神，为央属科研单位、科技工作者提供有力保障，为优质资源落地怀柔创造更好的条件；二是强化系统联动，推动怀柔区“科创中国”创新基地建设，积极对接人才资源、智力资源和成果，通过院士专家服务中心、雁栖人才论坛、“千人进千企”行动、“汇智工程”等平台，服务怀柔经济社会和科技、产业高质量发展；三是培育创新生态，加大科技科普资源、科学教育资源下沉力度，为教育“双减”做好科学教育的加法，探索怀柔特色“文化旅游+科技科普”的“科技馆之城”新路径，共同举办北京青少年科技创新大赛、北京国际科技电影展，利用科协系统人才、智力资源赋能基层治理，大力提升区域公民科学素质。郭延红代表区委、区政府向北京市科协、中关村发展集团，以及关心支持怀柔科学城建设的社会各界朋友们表示感谢。她表示，过去一个阶段以来，在部、院、市领导的高位统筹和大力推动下，怀柔科学城全面进入建设与运行并重的新阶段，呈现出日新月异、蒸蒸日上的良好态势。希望市科协与怀柔区双方以此次战略合作协议签署为契机，进一步加强合作、深度对接，全力打造世界级原始创新承载区，为北京国际科技中心建设作出新贡献。希望中发展集团能够发挥科技服务主平台作用，与怀柔区共同构建科技创新生态的新范式。同时，也希望广大科研工作者围绕基础研究、原始创新，集中力量建设面向世界、面向未来的综合性国家科学中心，突破更多关键核心技术难题。会后，与会人员前往中国科学院大学雁栖湖校区“两弹一星”纪念馆，参观调研科学家精神教育基地建设情况。创新联合体成员单位、参会企业和机构代表举办了专场服务对接交流会。市科协有关部门、中科院各院所、北京市企业联合会、北京市企业家协会、怀柔区各委办局、各镇乡、怀柔科学城创新联合体成员单位和科技服务团专家、科技企业、服务机构的代表参加了活动。

近日，《Science》杂志以封面专题的形式发表了 5 篇论文，共同展现了通过 AI 技术来揭示人类和非洲爪蟾的核孔复合体（NPC）结构。开始正文之前，我们先来看一张图片，在下图中，很明显可以看出，图的右半部分所代表的信息更加丰富，结构也更清晰。而左半部分 2016 年的图，则结构较为单一，代表的信息比较少：其实上面展示的是核孔复合体（NPC）图像。核孔复合体，由约 1000 个蛋白质亚基组成，担负着真核生物细胞核与细胞质之间繁忙的运输大分子的任务，也是其连接胞质和细胞核的唯一双向通道。除了协调运输外，NPC 还组织必要的转录、mRNA 成熟、剪接体和核糖体组装等重要生命活动。NPC 强大的作用，已然成为疾病突变和宿主 - 病原体相互作用的关键点。得益于低分辨率下全核孔结构以及高分辨率下核孔组成结构技术的发展，细胞核孔受到越来越多的关注。然而，利用这些信息正确组装 30 多种不同蛋白质副本，并构建高分辨率的三维结构，一直是一项艰巨的挑战。近日，《Science》杂志以封面专题形式发表了 5 篇论文，其中 3 篇论文共同揭开了人类核孔复合体的近原子分辨率冷冻电镜结构，另外两项研究通过非洲爪蟾呈现了脊椎动物核孔复合体的单颗粒冷冻电镜图像。这篇封面文章将多项研究成果拼接在一起，形成的人类 NPC 图像接近原子级。论文地址：https://www.science.org/doi/pdf/10.1126/science.add2210这一研究成果建立在多项研究之上，包括数十年的生物化学重建、X 射线晶体学、质谱学、诱变和细胞生物学等。使用大幅度改进的冷冻电子断层扫描重建人类 NPC，并用人工智能技术精确建模组件。还有其他研究提高了单粒子冷冻电镜的分辨率，使脊椎动物 NPC 的二级结构元素和残基水平细节的可视化成为可能。分子组合丰富了我们对脊椎动物和人类 NPC 构建的理解——从旧的核支架到将各个部分连接在一起的连接蛋白，以及从核膜锚定到中央运输通道上方的细胞质丝。这里报告的研究成果，代表了实验结构生物学与人工智能的合作共赢，是人类探索生物微观世界的又一次胜利。另外，也证明了正在进行的分辨率革命，在我们寻求了解大分子组件的构造和设计原理方面，具有不可替代地作用。下图为 2022 年人类核孔复合体的横截面视图，新解析的成分包括对称核心（橙色）和细胞质细丝（黄色）：五篇研究论文论文 1：《Architecture of the cytoplasmic face of the nuclear pore》论文地址：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm9129核孔复合体（NPC）是核质转运的唯一双向通道。尽管最近在阐明 NPC 对称核心结构方面取得了一些进展，但对于 mRNA 输出和核孔蛋白相关疾病的热点来说，不对称分布的细胞质表面仍然难以捉摸。加州理工学院等机构的研究者报告了通过结合生化重建、晶体结构测定、冷冻电子断层扫描重建和生理验证而获得的人类细胞质面的复合结构。虽然物种特异性基序在中央转运通道上方锚定了一个进化上保守、约 540 千道尔顿（kilodalton）异六聚体细胞质细丝核孔蛋白复合体，但 NUP358 五聚体束的附着取决于外套核孔蛋白复合体的双环排列。他们揭示的复合结构及其预测能力为阐明 mRNA 输出和核孔蛋白疾病的分子基提供了丰富的基础。人类 NPC 的细胞质面论文 2：《Architecture of the linker-scaffold in the nuclear pore》论文地址：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm9798尽管人们已经可以确定 NPC 对称核心中结构化支架核孔蛋白的排列，但它们通过多价非结构化接头核孔蛋白的内聚性仍然难以捉摸。通过结合生化重建、高分辨率结构测定、冷冻电子断层扫描重建和生理验证，加州理工学院的研究者阐明了进化上保守的接头支架结构，产生了人类 NPC 的约 64 兆道尔顿（megadalton）对称的近原子复合结构核。虽然接头通常起刚性作用，但 NPC 的接头支架为其中央转运通道的可逆收缩和扩张以及横向通道的出现提供了必要的可塑性和稳健性。他们的结果大大推进了 NPC 对称核心的结构表征，为未来的功能研究打下了基础。人类 NPC 对称核心的接头支架结构。论文 3：《AI-based structure prediction empowers integrative structural analysis of human nuclear pores》论文地址：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm9506虽然核孔复合体（NPC）介导核质转运，它们错综复杂的 120 兆道尔顿架构仍未完全得到了解。马克斯 普朗克生物物理研究所等机构的研究者报告了具有显式膜和多构象状态的人类 NPC 支架的 70 兆道尔顿模型。他们将基于 AI 的结构预测与原位和细胞冷冻电子断层扫描、综合建模相结合。结果表明，接头核孔蛋白在亚复合体内和亚复合体之间组织支架，以建立高阶结构。微秒长的分子动力学模拟表明，支架不需要稳定内外核膜融合，而是扩大中心孔。他们举例阐释了如何将基于 AI 的建模与原位结构生物学相结合，以了解跨空间组织级别的亚细胞结构。人类 NPC 支架架构的 70 兆道尔顿模型。论文 4：《Structure of the cytoplasmic ring of the Xenopus laevis nuclear pore complex》论文地址：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl8280西湖大学和清华大学以 3.7-4.7 埃（angstrom）的分辨率对非洲爪蟾 NPC 的细胞质环亚基进行单粒子冷冻电子显微镜重建。其中，Nup358 的氨基末端域的结构被解析为 3.0 埃，这有助于识别每个细胞质环亚基中的五个 Nup358 分子。研究者最终的细胞质环亚基模型包括五个 Nup358、两个 Nup205 和两个 Nup93 分子，以及两个先前表征的 Y 复合体。Nup160 的羧基末端片段充当每个 Y 复合体顶点的组织中心。结构分析揭示了 Nup93、Nup205 和 Nup358 如何促进和加强主要由两层 Y 复合体形成的细胞质环支架的组装。非洲爪蟾 NPC 双层细胞质环的 Cryo-EM 结构。论文 5：《Structure of cytoplasmic ring of nuclear pore complex by integrative cryo-EM and AlphaFold》论文地址：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm9326哈佛医学院等机构的研究者使用单粒子冷冻电子显微镜和 AlphaFold 预测，从非洲爪蟾卵母细胞中确定了近乎完整的 NPC 细胞质环结构。具体地，他们使用 AlphaFold 预测核孔蛋白的结构，并使用突出的二级结构密度作为指导来适应中等分辨率的地图。此外，某些分子相互作用通过使用 AlphaFold 的复杂预测进一步得到建立或确认。研究者确定了五份 Nup358 的结合模式，它是最大的 NPC 亚基，具有用于转运的 Phe-Gly 重复序列。他们预测 Nup358 包含一个卷曲螺旋结构域，可以提供活性以帮助它在一定条件下作为 NPC 形成的成核中心。非洲爪蟾 NPC 细胞质环的 Cryo-EM 结构。

高分辨氢氘交换质谱技术解析天然免疫受体构象变化与信号传导机制 MDA5是细胞内的异体RNA监测蛋白，属于RIG-I样受体家族（RLRs）的重要成员。MDA5参与多种RNA病毒引起的免疫反应，是天然免疫的一道重要屏障。RLRs家族共有RIG-I、MDA5及LGP2三个成员，其中RIG-I和MDA5的N端均拥有串联CARDs结构域，可通过CARD-CARD同型相互作用招募MAVS，最终促进I型干扰素（IFN）通路的激活。在RLRs抗病毒信号的激活过程中，K63连接的多聚泛素链（K63-polyUb）起着关键作用[1]。前期研究发现，短链K63-polyUb可以通过共价锚定和非共价锚定两种方式有效地促使RIG-ICARDs的寡聚[2, 3]。形成的异源四聚体复合物（K63-polyUb-RIG-ICARDs）可激活MAVSCARD寡聚，形成MAVS纤维的核心[2, 3]。然而，K63-polyUb是如何调控MDA5 CARDs组装以及招募、激活MAVS CARD的分子机制，仍是待解决的科学问题。 Immunity近期中国科学院上海药物研究所郑杰团队在Immunity杂志上以Research Article形式在线发表了题为“Ordered assembly of the cytosolic RNA-sensing MDA5-MAVS signaling complex via binding to unanchored K63-linked poly-ubiquitin chains”的研究成果，本研究通过生物大分子氢氘交换质谱技术（HDX-MS）以及冷冻电镜技术（Cryo-EM）揭示了长链，非锚定K63-polyUb促进MDA5-MAVS组装程序与信号传递的分子机制。MDA5-MAVS首先研究人员建立了K63-，K48-连接泛素链的生化合成平台，并制备了不同长度的K63-polyUbn（2≤n≤14）（图1）。通过基于Orbitrap Fusion平台的氢氘交换质谱技术（Hydrogen/Deuterium Exchange Mass Spectrometry，HDX-MS），研究人员发现MDA5CARDs和RIG-ICARDs的氢氘交换保护程度依赖于不同长度的K63-polyUbn（MDA5: n≥8 RIG-I: n≥3）而不依赖于K48-polyUbn（n≥10）；并且保护强度随着K63-polyUb的长度增加而特异性加强。 图1：HDX-MS分析K63-polyUb（2≤n≤14）对RLR CARDs寡聚的影响（点击查看大图） 为了研究K63-polyUbn介导的MDA5CARDs寡聚体的组装机制，研究人员利用冷冻电镜首次解析得到了分辨率为3.3Å的MDA5CARDs与K63-polyUb13复合体的结构。这也是MDA5CARDs第一个近原子分辨率的冷冻电镜结构。 那么MDA5CARDs-K63-polyUbn异源四聚体又是如何招募其下游信号蛋白MAVS？研究人员进一步通过Cryo-EM解析得到了分辨率为3.2Å的由长链K63-polyUb11拴系的“自下而上”的左手螺旋MDA5CARDs-MAVSCARD复合体结构。 同时研究人员通过生物大分子氢氘交换质谱技术，首次证明了人类MDA5全长蛋白的CARDs在初始状态下处于张开的构象并可与长链K63-polyUb10结合。然而在早期研究中，氢氘交换质谱已经证明了RIG-ICARDs在初始状态下呈闭合的构象[4, 5]。这也直接证明了RIG-I和MDA5的CARDs在溶液状态下构象上的巨大差异。其次，研究人员进一步发现K63-polyUb10拴系的MDA5CARDs复合物在溶液中的稳定性受MDA5的RNA依赖的ATP酶活性别构调节。图2：HDX-MS分析全长MDA5在其识别配体或底物作用下（dsRNA/ATP/K63-polyUb）的动态的构象变化与信号传导机制（点击查看大图）综上所述该研究通过生物大分子氢氘交换质谱和冷冻电镜技术发现长链，非锚定K63-polyUb类似于一个“分子桥梁”，促进了MDA5CARDs四聚体的组装，使之形成一个激动状态的构象来招募下游MAVSCARD，以进一步促进MAVSCARD的寡聚和激活（图2）。激活状态下的MDA5可以结合并水解ATP，远程提升CARDs-K63-polyUb10的稳定性以持续激活MAVS。该研究弥补了MDA5通路激活与信号传导研究的空白，进一步揭示了长链，非锚定K63-polyUb在细胞内作为内源性激动剂的免疫学功能，为理解泛素分子多样性在抗RNA病毒天然免疫信号传导与调控中的作用提供了新的线索。* 上海药物所博士后宋斌和美国NIH Research Associate陈运为论文第一作者，上海药物所郑杰研究员为论文的通讯作者。该工作得到了新加坡南洋理工大学罗大海教授、吴彬教授，美国Scripps研究所Patrick Griffin教授，上海药物所罗成研究员和张乃霞研究员的大力支持，得到了国家自然科学基金、上海市浦江人才计划等项目的支持。 专家访谈郑杰（中国科学院上海药物研究所 研究员）Q根据您的经验对氢氘交换质谱技术的理解？以及这篇文章的主要的难点在哪里？答：我觉得HDX-MS是基于生物化学这个学科，围绕表征酶活反应机理的一个很实用的技术，HDX-MS第一个应用是来自美国工业界，可以很好地应用于药物发现。这个新工作的一个难点就是采用生化合成了不同长度的K63多聚泛素链，并对RLR CARDs进行了后续功能筛选和表征。如果无法系统合成K63-polyubn（n＞8），我们也无法解决这个科学问题。Q基于高分辨质谱技术的HDX-MS技术作为捕捉蛋白质溶液构象变化的重要研究工具，相对于冷冻电镜技术提供哪些不可或缺的生物学信息？答：HDX-MS和cryoEM提供的信息非常互补，首先，两者联用可以提供高分辨的结构和溶液中动态构象变化的信息。其次，在我们这个研究中，我们使用了HDX-MS去表征MDA5全长蛋白的一系列的构象变化，这对cryoEM研究是很有难度的，因为全长MDA5 的CARDs和Helicase之间的linker长度达到了120个氨基酸且在溶液中是非常活跃的，我们这次利用了HDX分析了MDA5与RNA，ATP互作如何远程调控CARDs与K63-polyub的构象变化。表征好这一系列的构象变化就是表征MDA5在溶液状态下是如果进行信号传导的机制。QHDX-MS技术目前有哪些应用方向，未来应用前景如何？答：HDX-MS捕捉的是溶液状态下蛋白质稳态的信息，研究蛋白质动力学，这对药物发现（drug discovery）研究非常关键，可以大大加速药物的发现与研发。HDX-MS可以直接提供药物与小分子互作，以及生物大分子抗体药物识别抗原等研究提供接近生理意义的重要信息。我博士后是在美国Scripps研究所Patrick Griffin教授进行的训练，当时实验室的同事很多都去了美国大药企利用HDX-MS参与药物发现。其中Mike还在礼来公司搭建了一套高通量全自动的HDX设备，专门为礼来的小分子药物发现筛选而设定。回国后我们也正朝着这个方向努力，实现HDX-MS软件和硬件的进一步自动化，希望未来在国内可以实现HDX-MS高通量。另一个努力的方向是早日实现单氨基酸残基分辨率的HDX-MS技术的升级，这可以 帮助精准表征药物作用关键氨基酸残基。为了实现这个目标，HDX-MS的自动化进样平台机械臂模块需要一定的改造，比如更严格的控温，更高频率的连续进样来优化质谱的采集效率。最终我希望可以利用高通量HDX-MS平台去建一个蛋白库，提供氢键，自由能，单氨基酸残基HDX等可以量化的参数，更精准的帮助科研工作者了解蛋白质的折叠，去折叠等稳态的信息。 关于作者中国科学院上海药物研究所郑杰实验室长期结合生物大分子氢氘交换质谱技术交叉解决由蛋白质（酶）的动力学异常变化所导致的重大疾病的发生机制，聚焦RNA天然免疫模式识别受体的内源，外源性配体识别与信号传导机制，以及自身免疫疾病发生机制。围绕氢氘交换及其应用，以第一作者或通讯作者在Immunity 2021，Anal Chem 2019，Nat Commun 2018，structure 2018， Nat Commun 2017，Nucleic Acids Res 2015等期刊上。感谢郑杰老师对本文的指导与支持参考文献：1. Hu, H. and S.C. Sun, Ubiquitin signaling in immune responses. Cell Res, 2016. 26(4): p. 457-83.2. Zeng, W., et al., Reconstitution of the RIG-I pathway reveals a signaling role of unanchored polyubiquitin chains in innate immunity. Cell, 2010. 141(2): p. 315-30.3. Peisley, A., et al., Structural basis for ubiquitin-mediated antiviral signal activation by RIG-I. Nature, 2014. 509(7498): p. 110-4.4. Zheng, J., et al., High-resolution HDX-MS reveals distinct mechanisms of RNA recognition and activation by RIG-I and MDA5. Nucleic Acids Res, 2015. 43(2): p. 1216-30.5. Zheng, J., et al., HDX-MS reveals dysregulated checkpoints that compromise discrimination against self RNA during RIG-I mediated autoimmunity. Nat Commun, 2018. 9(1): p. 5366.扫描下方二维码即可获取赛默飞全行业解决方案，或关注“赛默飞色谱与质谱中国”公众号，了解更多资讯+