中国科学技术大学
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来源：中国科学技术大学
1.中国科技大学探测到电离气体对星系中心超大质量黑洞辐射响应的关键突变信号
2.中国科学技术大学在神经细胞γ-氨基丁酸受体转运的调控方面取得了重要进展
3.中国科技大学开发了一种新型仿生外科缝合线
4.中国科技大学实现长距离量子纠缠提纯
5.中国科技大学发现糖尿病相关认知障碍的新机制和诊断标志物
6.中国科学技术大学在氢氧燃料电池阴极催化剂的设计方面取得了重要进展
7.中国科技大学揭示了E3泛素连接酶识别羧基端精氨酸降解决定簇的分子机制
中国科学技术大学探测到了电离气体辐射响应星系中心超大质量黑洞的关键突变信号
在活动星系SDSS J141955.26+522741.1中观察到吸收线的突变。
中国科学技术大学天文系的活跃星系团队探测到了星系中电离气体对星系中心辐射响应过程中的关键突变信号，可以用来测量星系中电离气体的密度。这篇论文发表在2021年1月11日的《天体物理学杂志快报》上。
在物理层面上，电离气体中电子的复合过程是在星系中心的电离辐射发生变化后的一定时间内发生的，这个“复合时标”与气体的密度成反比。此前，王廷贵和刘桂林的研究小组通过检查光诱导类星体的复合时标间接测量了气体密度。在2019年发表在《自然天文学》上的工作中，该团队从理论上提出，吸收线特征对中心辐射的响应可以假设为阶跃函数的形式，即当观测时间间隔大于复合时间尺度时，可以观测到吸收线的变化，否则无法观测到吸收线的变化。
根据这一假设，吸收线的急剧增加应在等于复合时间尺度的时间间隔附近观察到。这一突变信号的成功检测将为该小组测量气体密度的上述方法提供有力支持。通过仔细分析数据质量较高的类星体SDSS J141955.26+522741.1和SDSS数据库中的几十个观测值，研究小组发现类星体的几条不同吸收线同时急剧增加，有力地证明了模型假设的可靠性。此外，通过进一步分析，研究小组发现，检测率曲线还可以分离出速度空和日空之间同时重叠的不同密度的气体成分，但以前没有有效的方法做到这一点。因此，该小组在一系列论文中提出的测量光变类星体中电离气体密度的“复合时标”方法正在逐渐完善。
详细阅读:
http://news.ustc.edu.cn/info/1048/73323.htm
论文链接:
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/abd318
https://www . nature . com/articles/s 14550-018-0669-8 http://news . ustc . edu . cn/info/1055/73949 . htm
中国科学技术大学在神经细胞γ-氨基丁酸受体转运的调控方面取得了重要进展
γ-氨基丁酸1/γ2-GIM复合物的晶体结构及对γ-氨基丁酸能神经信号传递的影响。
近日，教育部无膜细胞器与细胞动力学重点实验室、中国科学技术大学微尺度材料科学国家研究中心、生命科学与医学部王超教授课题组和熊伟教授课题组在《自然通讯》在线联合发表了题为《γ-氨基丁酸rap介导的γ-氨基丁酸受体交通的结构基础及对γ-氨基丁酸协同传递的作用》的研究论文。本研究利用结构生物学、神经生物学和化学生物学的深度交叉合作，揭示了γ-氨基丁酸促进γ-氨基丁酸受体细胞膜转运的分子机制。
GABARAP最初被鉴定为与GABAA受体γ2亚基相互作用的蛋白质，是参与GABAA受体细胞膜定位过程的重要蛋白质之一。以往的研究发现GABARAP可以提高GABAA受体在COS-7细胞膜和海马神经元细胞膜上的分布水平，但其具体作用途径尚不清楚。在本研究中，研究人员通过体外生化实验发现，γ2亚单位的TM3-TM4胞内片段中的一个18个氨基酸的短肽(γ2-GIM)可以直接结合GABARAP，并通过各种生化方法进行了定量的相互作用分析。研究小组进一步发现γ2-GIM结合γ-氨基丁酸和γ-氨基丁酸1的特异性，分析γ-氨基丁酸1/γ2-GIM复合物的三维结构，确定复合物组装的分子机制。然后，研究人员在HEK293细胞中共表达GABAA受体和GABARAP，发现GABARAP通过电生理手段显著增加GABAA介导的氯离子电流。这种作用可以通过膜蛋白内吞抑制剂进一步增强。但加入胞外分泌抑制剂后，GABAA介导的氯离子电流显著降低，证明GABARAP的作用途径是促进受体转运过程。最后，研究小组使用了研究小组开发的来自Ankirin(Nat Chem Biol，2018)的干扰多肽工具，发现在内源性破坏小鼠脑中GABAA受体和GABARAP的结合后，运动皮层神经元中最小抑制性突触后电流(mIPSCs)的释放显著减少。本工作采用多种生物学研究方法，研究了GABAA受体与GABARAP复合物的结构和功能，揭示了GABARAP调节GABAA受体在细胞膜上动态分布水平的分子机制，为人类相关神经系统疾病的治疗和高效特异药物的研发提供了丰富的结构信息和分子基础。
注意:GABAA中最后一个A是下标，微信不能显示
详细阅读:
http://news.ustc.edu.cn/info/1048/73970.htm
论文链接:
https://www.nature.com/articles/s41467-020-20624-z
中国科技大学研制的新型仿生外科缝合线
仿生水凝胶纤维的制备、结构分析及应用。
医用材料是一种高附加值的材料。目前，市场上的高端医用材料大多依赖进口，价格非常昂贵，开发具有自主知识产权的国产高端医用材料迫在眉睫。近日，中国科学技术大学俞树鸿院士团队基于“断线”这一自然现象，深入探索了莲纤维的微观结构和力学性能，并以此为启发，研制出一种用于外科缝合的莲纤维状细菌纤维素水凝胶纤维。
研究人员将细菌纤维素水凝胶加工成具有莲丝状微螺旋结构的水凝胶纤维(BHF)。该水凝胶纤维具有高强度和韧性，良好的亲水性和生物相容性。此外，仿生螺旋结构还赋予材料类似于人皮肤的弹性模量。当伤口受力变形时，BHF可以有效缓冲和吸收能量，实现与人体组织同步变形，从而避免切割伤口造成的二次伤害。与传统棉线或聚合物线相比，水凝胶纤维缝合线具有生物相容性高、含水量高、刺激性低、耐摩擦性低的特点，在保护受损组织、促进伤口愈合、减少不良反应方面具有明显优势，有望成为下一代新型高端外科缝合线。相关研究成果发表在《纳米快报》(Nano Letters)上，标题为“生物启发的类莲纤维螺旋水凝胶细菌纤维素纤维”。目前，该材料的相关专利已经获得批准和授权。
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http://news.ustc.edu.cn/info/1048/73971.htm
论文链接:
https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c03707
中国科技大学实现长距离量子纠缠提纯
(a)实验概念图，(b)实验示意图。
我校郭广灿院士团队在量子通信和量子网络研究方面取得了重要进展。团队李传峰、刘与南京邮电大学盛玉波合作，首次实现了11公里的长距离量子纠缠提纯，提纯效率比此前国际最好水平提高了6000多倍。这一成就发表在2021年1月8日的国际知名期刊《物理评论快报》上。
研究小组和合作者提出了一个纠缠纯化方案，只需要一对超纠缠光子对。他们实验性地制备了具有偏振态和纠缠态路径的超纠缠光子对，将其分布在11公里长的多芯光纤中，然后进行量子纠缠提纯操作。实验结果表明，当极化纠缠和路径纠缠分布后的初始保真度约为0.665时，纯化后的纠缠态的保真度可提高到0.774，当初始保真度约为0.771时，纯化后的保真度可提高到0.887。他们还首次将纠缠提纯用于量子密钥分发。纯化前，纠缠态的纠缠度太低，有效密钥率为0，但纯化后，有效密钥率提高到0.371。此外，由于只需要一对超纠缠光子对，该方案的净化效率(约每秒400对)比之前世界上最好的水平高出6000多倍。
这一成果是从实验室平台到长距离纠缠提纯的关键一步，同时极大地提高了纠缠提纯效率，为未来高效量子中继的实现提供了强有力的技术支持。
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http://news.ustc.edu.cn/info/1048/73972.htm
论文链接:
https://journals . APS . org/PRL/abstract/10.1103/PhySrevlett . 126.010503
中国科技大学发现糖尿病相关认知障碍的新机制和诊断标志物
BACE1通过多种途径参与2型糖尿病患者的认知障碍。
2021年1月7日，中国科技大学申勇教授课题组在《阿尔茨海默病& # 39；s & amp痴呆:在网上发表了一篇题为“伴有认知障碍的2型糖尿病患者β-位点app清洁酶1介导的胰岛素受体清洁增加”的研究论文。发现阿尔茨海默病(AD)的关键蛋白酶β-淀粉样前体蛋白(APP)裂解酶(BACE1)在2型糖尿病患者中异常升高，影响胰岛素敏感性，通过裂解胰岛素受体参与胰岛素抵抗的发生。首次提出BACE1不仅促进淀粉样蛋白(Aβ)的产生，还促进胰岛素抵抗，从而增加2型糖尿病患者认知障碍的风险。
在该研究组与中国科学技术大学第一附属医院老年病科主任康冬梅、葛玉浩和张维为合作进行的临床队列研究中，发现2型糖尿病患者认知障碍患者血液中BACE1蛋白水平的增加及其切割β-淀粉样前体蛋白的活性也增加。研究小组还发现，糖尿病患者体内BACE1蛋白的增加会过度切割胰岛素受体(INSR)，将胰岛素受体从细胞膜释放到血液中，影响胰岛素信号的传递。因此，BACE1的上调是胰岛素抵抗的一个新的危险因素。鉴于胰岛素抵抗本身是认知障碍的重要病理机制，糖尿病患者的BACE1可能通过促进Aβ产生和胰岛素抵抗来促进认知障碍。
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http://news.ustc.edu.cn/info/1048/73973.htm
论文链接:
https://alz-journals . onlinelibrary . Wiley . com/doi/full/10.1002/alz . 12276
中国科学技术大学在氢氧燃料电池阴极催化剂的设计方面取得了重要进展
几种钯-铂骨架催化剂与工业铂-碳催化剂单位质量活性的比较。
近日，中国科学技术大学化学与材料科学学院合肥微尺度材料科学国家研究中心曾杰教授团队与国家同步辐射实验室鲍军教授合作，通过精密氧化刻蚀，设计并构建了一种具有超立方体骨架结构的催化剂，在氢氧燃料电池阴极反应中表现出较高的活性和稳定性。研究结果发表在美国化学学会杂志(j.am.chem.soc.2021，doi.org/10.1021/jacs.0c12282)上，标题为“用于氧还原反应的PD-pt tessera cts”。
受三维立方体向四维超立方体演化的启发，研究小组对钯-铂均匀合金立方体进行氧化刻蚀，通过精确控制钯原子的去除和剩余钯原子与铂原子的重排，获得了钯-铂合金超立方体框架结构(图1)。此外，通过调整初始立方中钯和铂的比例，也可以得到八面体和立方框架结构。
在氢氧燃料电池阴极催化试验中，立方框架结构、超立方体结构和八足结构的单位质量活度分别达到商品铂碳催化剂的4.1倍、11.6倍和8.3倍(图2)。此外，超立方体催化剂还显示出最高的固有活性(每平方厘米2.09安培)和优异的性能稳定性。密度泛函理论计算表明，超立方体表面晶面的氧吸附能最接近理论最优值，与实际测得的氧还原活性序列一致。这种超立方体框架催化剂的新设计理念为今后相关电催化剂的设计提供了新思路。
详细阅读:
http://news.ustc.edu.cn/info/1048/73974.htm
论文链接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12282
中国科技大学揭示了E3泛素连接酶识别羧基端精氨酸降解决定簇的分子机制
FEM1C和FEM1B选择性地识别不同的Arg/C-degron。
许超的研究小组研究了E3库勒2连接酶复合体中fem1家族的受体蛋白FEM1a、FEM1B和FEM1C。最初发现FEM1蛋白通过氨基末端的锚蛋白重复序列识别含羧基精氨酸的C-去配体(Arg/C-去配体)，但FEM1A/C和FEM1B表现出不同的序列偏好性。首先，我们分析了四种FEM1C与SIL1、NS11、OR51B2和Clone13的Arg/C-degron的配合物的晶体结构，发现FEM1C通过双位点模式特异性识别含-K/R-X1-2-R的arg/c-degron。此外，还对化合物FEM1B和CDK 5r 1 C-degren的晶体结构进行了分析，并与化合物FEM1C进行了比较，揭示了FEM1B识别CDK 5r 1 C-degren的-G-L-X-R序列的分子机理。在结构的基础上，我们不仅揭示了FEM1A/C和FEM1B底物的不同选择性，还通过突变关键氨基酸将FEM1C转化为FEM1B，使突变后的FEM1C的偏好从SIL1(K-X-X-R)变为CDK5R1(G-L-X-R)。最后，我们构建了一个基于哺乳动物细胞双荧光的全局蛋白质稳定性报告质粒系统。GFP荧光蛋白末端，C-degron融合。研究发现，任何削弱或破坏碳-脱氧鸟苷和铁结合蛋白1之间相互作用的突变都会使绿色荧光蛋白更加稳定。体内实验证明，Cul2FEM1可以通过识别蛋白Arg/C-degron来有效调控蛋白泛素化降解过程。
本研究分析了9种化合物的晶体结构，揭示了Cul2FEM1通过受体FEM1家族成员识别不同Arg/C-degron的分子机制。基于FEM1的底物识别机制，发现了更多潜在的新底物Cul2FEM1，为将来设计靶向Cul2FEM1的PROTAC型小分子提供了结构基础。相关论文已被《自然化学生物学》收录，并于2021年1月4日在线发表。
注:1-2 in -K/R-X1-2-R是x的下标；Cul2FEM1中的FEM1是Cul2的上标，微信无法显示
详细阅读:
http://news.ustc.edu.cn/2019/1217/c15884a408640/page.htm
论文链接:
https://www . nature . com/articles/s 14589-020-00704-3 http://news . ustc . edu . cn/info/1048/73894 . htm
来源:中国科技大学新闻网
本期编辑:孙宗哲
