1月5日，上海科技大学生命科学与技术学院刘如娟教授与瑞典隆德大学Cristian Bellodi教授受邀在国际学术期刊Nature Reviews Molecular Cell Biology 在线发表了题为“Roles and regulation of tRNA-derived small RNAs in animals”的综述，总结了tRNA来源的小RNA(tRNA-derived RNAs, tdRs)在动物中的发生机制和分子功能，讨论RNA修饰对tdRs的生成和功能调控的作用，进一步展望tdRs在人类健康和疾病诊疗中的潜在作用。tdRs的发现可以追溯到20世纪70年代晚期，在一些癌症患者的体液中发现未知功能的tRNA片段。1990年发现在噬菌体感染时tRNA被切割成tdRs。随着高通量测序技术的发展，众多tdRs被发现并鉴定，成为一大类新的非编码调控型RNA。目前，tdR的作用和生物学功能在生命医学领域引起广泛关注。研究发现tdRs不是tRNA降解的副产物，而是能在转录、翻译和转录后调控等方面发挥重要功能的小RNA，对各种生理和病理过程产生广泛影响。因此，深入了解tdRs的生...

1月5日，上海科技大学iHuman研究所、生命科学与技术学院徐菲课题组联合复旦大学附属眼耳鼻喉科医院白内障与晶状体屈光手术学科竺向佳课题组，在《细胞发现》（Cell Discovery）上发表了题为“A framework for Frizzled-G protein coupling and implications to the PCP signaling pathways”的研究成果，解析了卷曲受体（Frizzled receptors, FZDs）的激活机制以及与平面细胞极性（Planar cell polarity, PCP）调控的相互关系。卷曲受体是Wnt信号传导的关键细胞表面“接收器”，在调控胚胎发育和肿瘤发生发展中发挥着重要作用。不同于传统的G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR），卷曲受体信号通路主要分为β-catenin依赖的经典通路以及PCP通路和Ca2+通路为代表的非经典通路。其中PCP通路调控细胞的定向迁移和细胞极化，例如晶状体上皮纤维分化及纤维细胞高度有序的排列，其紊乱会导致多种疾病如系统性肿瘤和白内障。过去的研究表明，F类GPCR家族...

1月2日，生命科学与技术学院刘如娟课题组与合作者在学术期刊《核酸研究》（Nucleic Acids Research）在线发表题为“THUMPD2 catalyzes the N2-methylation of U6 snRNA of the spliceosome catalytic center and regulates pre-mRNA splicing and retinal degeneration”的研究论文，发现了一种新型U6 snRNA修饰酶THUMP domain-containing protein 2 (THUMPD2)。这项工作揭示了人源THUMPD2 在甲基转移酶激活辅助蛋白（TRMT112）的协助下，催化高等真核生物U6小核RNA（U6 snRNA）上保守的第72位核苷的N2-甲基鸟苷酸（N2-methylguanosine，m2G）修饰（下文称“U6 m2G72修饰”）。该位点参与构成剪接体的剪接催化中心。本工作解析了甲基转移酶THUMPD2复合物的催化位点及作用形式，阐释了THUMPD2以酶活力依赖的方式调控前体信使RNA （pre-mRNA）剪接效率，为U6 m2G72修饰的生物学和病理学功能的研究提供了分子基础。生物机体内，pre-mRNA剪接加工成为成熟的mRNA的复...

1月4日，上海科技大学生命科学与技术学院范高峰/王皞鹏课题组在Nature Structural & Molecular Biology上发表题为“THEMIS is a substrate and allosteric activator of SHP1, playing dual roles during T cell development”的研究论文，揭示T细胞发育调控基因THEMIS的具体作用机制，解决了该领域长期以来的争论。T细胞是获得性免疫系统中主要的功能执行者，负责识别抗原并做出免疫应答，而胸腺是T细胞发育和分化的场所。T细胞发育受到胸腺微环境和信号转导控制，这些过程在多个水平上受到精确的时空调控，其中酪氨酸磷酸化在T细胞信号级联中的调控尤为重要。为了揭示酪氨酸磷酸酶在T细胞中的底物谱图，本研究结合邻近标记技术PUP-IT和酪氨酸磷酸酶底物捕获突变体机制，开发了新技术PEPSI (PUP-IT Enhanced PTP Substrate Identification)用于高通量鉴定磷酸酶作用底物。研究人员通过PEPSI技术在T淋巴细胞中开展酪氨酸磷酸酶SHP1的底物鉴定，发现了SHP1的...

近日，上海科技大学信息科学与技术学院王成课题组成功开发出基于级联光注入锁定半导体激光芯片的深度储备池光计算机。该成果以“Deep photonic reservoir computing recurrent network”为题在国际知名期刊Optica上发表。 目前，人工智能的发展主要依赖于基于深度学习的神经网络架构。以ChatGPT为代表的大规模神经网络对基于冯诺依曼架构的计算机算力提出了巨大挑战。相较于数字计算芯片，模拟计算芯片具有高能效比、低时延等优势。在这一背景下，开发硬件模拟储备池计算机成为微电子和光电子领域的研究热点。然而，目前大部分硬件储备池计算机仅具有单层深度，尚无法处理现实世界中的复杂任务。因此迫切需要开发可拓展的深度储备池计算机。图一深度储备池光计算机架构 王成课题组基于级联光注入半导体激光芯片实现了首例全光深度储备池计算机。该储备池光计算机具有四层深度，每层由一个半导体激光芯片和光学反馈环构成（图一）。层与层之间通过光注...

近日，上海科技大学信息科学与技术学院智能医学中心的任无畏教授团队在荧光成像领域取得多项进展，在宏观和微观两个层面分别提出创新性的成像仪器系统，为肿瘤诊断和神经科学研究提供可靠而有力的工具。应用于淋巴结定位的多功能光学断层扫描系统宏观扩散光学断层扫描（Diffuse Optical Tomography, DOT）是一种无创的三维成像方法，可获取三维的生物组织内部的固有光学性质或外源性荧光分子分布。DOT的图像重建是一个高度病态的反问题，引入包括被测物表面结构在内的先验信息将极大改善该重建问题的病态性从而提高重建精度。研究团队提出了一套带有提取表面信息功能的紧凑光学断层成像系统 (SHMOT)，并使用统一的小孔建模描述三维表面点云提取的照明和检测过程，重建出的表面结构先验信息被用于改善荧光三维重建问题的病态性。仿体和小鼠活体实验表明，SHMOT能够实现高保真的表面信息提取，且仿体表面重建误差最小约为0.1毫米，并辅助生成可靠的高精度的荧光分...

铜绿假单胞菌是一种具有代谢多样性的革兰氏阴性机会致病菌，其复杂转录因子网络可调节细胞代谢状态，以快速适应不断变化的环境。这一能力使其成功耐受抗生素和逃避宿主免疫防御，成为一种会造成多种感染的多重耐药菌。目前铜绿假单胞菌的基因转录调控、代谢状态和抗生素耐受性之间的联系仍不明确。近日，上海科技大学物质科学与技术学院季泉江课题组的研究揭示了铜绿假单胞菌氨基糖苷类抗生素耐受性与RccR（一种 RpiR 家族的转录调控因子）介导的中心碳代谢调控的联系，阐明了RccR感应代谢中间体2-酮-3脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）的分子机制，成果发表于《核酸研究》（Nucleic Acids Research）。图1：转录因子RccR的碳代谢通路调控及抗生素耐受性机制示意图 研究人员利用抗生素筛选铜绿假单胞菌中基于CRISPR-Cas12k构建的转录因子突变文库，发现rccR是氨基糖苷类抗生素耐受性的主要遗传决定因子，rccR基因的突变体显著增强了细菌对氨基糖苷类抗生素的耐...

近日，国际人工智能会议2023年神经信息处理系统大会（Neural Information Processing Systems, NeurIPS）在美国新奥尔良召开，上海科技大学智能感知与人机协同教育部重点实验室共有10篇论文入选，内容涵盖无监督医学成像、文本视频生成、开放世界视觉理解、视觉-语言基础模型、鲁棒深度学习、有约束强化学习等方向，展示了重点实验室在多模态场景感知与生成、多模态学习推理和负责任的人工智能理论方向上的高水平学术成果。一、场景感知与生成Free-Bloom: Zero-Shot Text-to-Video Generator with LLM Director and LDM Animator大语言模型执导、扩散模型作画的零样本的文本到视频生成方法针对文本到视频生成（T2V）需求，研究提出了一个无需视频数据和任何训练的文本到视频生成框架Free-Bloom，利用具有强大图片生成能力的潜在空间扩散模型（LDMs）作为“原画师”（Animator），大语言模型（LLMs）丰富的世界知识作为“导演”（Director），生成多样的视...

12月21日，上海科技大学生命科学与技术学院孙博课题组在学术期刊Advanced Science上在线发表题为“Joint efforts of replicative helicase and SSB ensure inherent replicative tolerance of G-quadruplex”的研究论文，报道了复制型解旋酶和单链DNA结合蛋白协同工作，以保证复制过程中复制体对G-四链体耐受性的分子机制。本研究以噬菌体T7复制体为研究模型，结合单分子光镊（Optical Tweezers）、荧光共振能量转移（FRET）及系综生化实验（Ensemble biochemical experiment）等多种方法，在体外重构DNA复制过程，系统研究了复制体如何响应分子内预先形成G4结构，发现了复制体克服G4阻碍的新路径。G-四链体（G-quadruplex or G4）是一种非经典的核酸高级结构，通常由超过两层的四分体组成。大量研究证实G-rich序列在多数生物基因组中普遍存在，而G4结构的形成在调控DNA复制、转录、端粒维持和其它生物过程中具有重要功能。在DNA复制过程中，G4被认为容易导致DN...

近日，上海科技大学iHuman研究所刘志杰/华甜团队在国际学术期刊 Protein & Cell 上发表了题为“Cryo-EM structure of cannabinoid receptor CB1-β-arrestin complex”的研究论文，揭示了大麻素受体CB1（cannabinoid receptor 1）与下游信号转导蛋白β-arrestin-1的复合物三维结构，在分子水平上阐述了同一个小分子激活CB1下游G蛋白以及β-arrestin-1的选择性信号转导机制，进一步完善了大麻素受体配体识别以及信号转导的系统认识。图1. 小分子AM841激活大麻素受体CB1不同信号转导机制的示意图内源性大麻素系统是维持人体健康的最重要的生理系统之一。大麻素受体CB1和CB2是该系统的关键组成部分，参与调控食欲、疼痛、炎症等多种生理活动。刘志杰/华甜团队长期致力于大麻素受体CB1和CB2的结构药理学研究。在前期的研究中，该团队成功解析了CB1和CB2分别与拮抗剂、激动剂以及下游G蛋白复合物等的高分辨率结构，系统研究了不同配体对大麻素受体的调控机...

12月16日，上海科技大学生命科学与技术学院胡霁团队与中山大学肿瘤防治中心谢敬敦团队、北京脑科学与类脑研究所高子龙团队合作在Current Biology上发表了题为“Oxytocin neurons mediate stress-induced social memory impairment”的论文，揭示了催产素神经元在应激下调节社交记忆的新功能。催产素（oxytocin，OXT）是一种因妊娠和产后催乳作用而得名的神经肽激素。近年来，人们发现催产素参与调节社交行为，包括社交认知和社交奖赏等，开始探索催产素治疗社交缺陷为特征的疾病，如自闭症谱系障碍（ASD）。催产素也被发现可能还参与调解焦虑行为、恐惧、奖赏和能量代谢等多种生理过程。深入研究催产素神经元的活动规律及其对社交行为的调节，对于更好地理解其功能和潜在的治疗用途具有重要意义。本工作通过实时监测自由活动小鼠室旁核（paraventricular nucleus of the hypothalamus，PVN）催产素神经元钙活动，发现与社交和奖赏刺激相比，应激刺激能够更强烈...

12月14日，上海科技大学生命科学与技术学院张力烨团队与复旦大学附属中山医院樊嘉院士团队及上海顿慧医疗合作，于国际肿瘤学期刊《癌细胞》(Cancer cell)在线发表了题为“Integrated multi-omics profiling to dissect the spatiotemporal evolution of metastatic hepatocellular carcinoma” 的研究成果。该研究基于多组学平台，在国际上首次系统刻画了肝癌转移的时空演进全景图谱，揭示了肝癌转移的复杂进化轨迹和克隆选择机制，为研发肝癌转移预测的新标志物和治疗新靶点提供了宝贵的数据和理论基础。肝细胞癌（简称“肝癌”）是世界上最常见的恶性肿瘤之一，在我国尤为高发，每年新发病例和死亡病例均占全球近一半。70%~80%的肝癌病人确诊时已发生肿瘤播散转移，失去了手术机会；即使手术切除，术后5年转移复发率高达60%~70%。肝癌的转移复发是影响病人长期生存的主要原因，已成为进一步提高肝癌整体疗效的瓶颈。因此，全面深刻认识肝癌转移复发的内...

12月5日，上海科技大学生命科学与技术学院林照博和王皞鹏团队在Developmental Cell 上发表了题为“Murine Trophoblast Organoids as a Model for Trophoblast Development and CRISPR-Cas9 Screening”的文章，首次构建了可由小鼠滋养层干细胞或胎盘衍生的小鼠滋养层类器官，在体外高度重现了小鼠胎盘中滋养层谱系的发育特征。经过一亿多年的进化和适应，真兽类哺乳动物的胎盘已成为最多样化的器官之一。除母胎交换功能之外，近期对小鼠模型的研究揭示了胎盘的发育缺陷可严重影响胚胎发育。为了进一步探明此胎盘-胎儿轴线，对小鼠滋养层发育的调节因子进行系统筛选至关重要。目前研究滋养层发育的主要体外模型是小鼠滋养层干细胞的2D分化模型，该分化模型高度倾向外胎盘锥（ectoplacental cone）谱系。2D分化模型也无法得到定向分化的滋养层干细胞类型，包括祖细胞或前体细胞等等。本工作成功构建了小鼠的滋养层类器官，建立了小鼠类器官的维持和分化两种不同培...

致幻剂（Psychedelics）是指一类能够影响人的中枢神经系统引起暂时的致幻作用并导致认知、情感和知觉扭曲的系列精神活性物质，其分子药理学机制是激活中枢神经系统内的血清素受体（5-HT2A受体）。该类物质对重度抑郁症等精神疾病的潜在治疗作用已进入临床研究，美国食品及药物管理局在2019年将天然致幻剂“裸盖菇素”认定为难治性抑郁症的“突破性疗法”。iHuman研究所程建军课题组致力于以G蛋白偶联受体为靶点的精神类药物的早期研发，曾与合作者在Science发表新型不致幻但具抗抑郁作用的功能偏向性5-HT2A受体激动剂（Cao et al., Science 2022, 375, 403–411）。近日，该课题组与合作者就5-HT2A受体小分子激动剂及其作用机制和临床研究进展进行了综述，发表于国际化学类权威综述期刊Chemical Reviews。目前已知致幻剂根据化学结构类型主要分为三类：色胺类（如裸盖菇素）、麦角胺类（如LSD）与苯乙胺类（如麦斯卡林）。该文就这三类致幻剂的化学结构及构...