近日，上海科技大学iHuman研究所与中国天翼云科技有限公司合作，发布了专注于脊索动物嗅觉受体的数据库——脊索动物嗅觉受体数据库（Chordata Olfactory Receptor Database, CORD），相关文章近期已在Protein & Cell发表。 嗅觉作为脊索动物最古老、最复杂的化学感知系统之一，在动物的生存、繁衍和社交中扮演着至关重要的角色。了解嗅觉受体的结构和功能不仅有助于揭示动物对气味的感知机制，还有助于深入探讨嗅觉与行为之间的复杂关系。然而，脊索动物嗅觉受体的研究一直面临着一个重要挑战：除少数模式动物外，其他物种的嗅觉受体基因注释差、数据分散、配体信息缺乏统一整理等。针对这些痛点，CORD应运而生。CORD数据库：汇聚超百万条脊索动物嗅觉受体数据CORD是全球首个专注于脊索动物嗅觉受体的专业数据库，致力于为研究者提供全面的嗅觉受体数据和分析工具。目前，数据库涵盖了2776个脊索动物物种，共计1176818个嗅觉受体序列，其中包括663380个...

近期，上海科技大学信息科学与技术学院郑杰课题组与合作者在《自然·通讯》（Nature Communications）发表了题为“Benchmarking Machine Learning Methods for Synthetic Lethality Prediction in Cancer”的研究论文。文章通过设计多个场景系统性比较了12种最新的机器学习方法在合成致死（Synthetic Lethality, SL）抗癌药物靶点预测中的表现。该研究为科学家提供了详尽的指南，帮助他们选择最适合的SL预测工具，从而推动精准抗癌药物的研发。 图1 文章标题 合成致死（SL）是一种基因之间的遗传相互作用关系，即当两个基因同时发生突变或扰动时会导致细胞死亡，而单个基因被扰动并不会产生这一效果。这一特性使SL成为一种有潜力的癌症治疗策略，因为通过靶向癌症特异性突变基因的合成致死伙伴基因，可以杀死癌细胞而不影响健康细胞的生存。尽管SL现象已经被发现超过一个世纪，但其实际应用仍然面临挑战，尤其是在快速、精准地识别与癌症相关的SL基因...

11月12日，上海科技大学生命科学与技术学院李夏军课题组在国际学术期刊Journal of Biological Chemistry (JBC) 发表了题为“Regulation of de novo and maintenance DNA methylation by DNA methyltransferases in post-implantation embryos”（DNA甲基化转移酶在着床后胚胎中调控新生和维持性DNA甲基化表观遗传修饰）的研究成果，报道了两个DNA甲基化转移酶DNMT3A和DNMT3B除了形成新生DNA甲基化功能以外，也同时具有重要的维持DNA甲基化修饰功能，这与现行的普遍认识不一致。DNA甲基化是遗传物质DNA上最普遍也是最重要的表观遗传修饰。它能调节基因转录、重复序列沉默、染色质结构和基因组印记等表观遗传现象，从而影响发育和导致人类疾病。小鼠和人类等高等动物主要有3个DNA甲基化转移酶（DNMT1, DNMT3A, DNMT3B）。教科书上一般认为DNMT1的主要功能是维持DNA甲基化，而DNMT3A和DNMT3B主要参与新生DNA甲基化。此前，李夏军课题组发现这3个DNA甲基化转移...

近日，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《核酸研究》(Nucleic Acids Research)发表了题为“CRISPR-AsCas12f1 couples out-of-protospacer DNA unwinding with exonuclease activity in the sequential target cleavage”（CRISPR-AsCas12f1结合原间隔外DNA的解旋以及外切酶活性实现对靶DNA的顺序切割）的研究论文，揭示了紧凑型CRISPR核酸酶AsCas12f1的独特核酸酶切割活性。CRISPR-Cas系统是细菌和古菌在长期演化过程中形成的用以对抗入侵病毒及外源DNA的免疫防御系统。II类CRISPR系统中的Cas蛋白因其组成简单、成本低廉等特点，已被广泛开发成多种基因编辑工具。然而，较为常用的Cas9与Cas12a等CRISPR核酸酶通常具有较大的分子量（大于1,000个氨基酸），不利于体内递送，严重限制了其应用。II类V-F型CRISPR-Cas12f蛋白作为一类新近发现的紧凑型Cas核酸酶（约400-700个氨基酸），较小的分子量极大方便了其作为基因编辑系统的体内递送。其中...

近日，上海科技大学iHuman研究所华甜课题组与合作者在国际学术期刊《细胞研究》（Cell Research）上发表了题为“Structure basis of ligand recognition and activation of GPR55”的研究论文，揭示了孤儿受体GPR55结合反向激动剂的非激活态三维结构和无配体结合的GPR55与下游G13蛋白复合物的三维精细结构，在分子水平阐述了GPR55反向激动剂的配体识别机制和受体激活机制。本研究为靶向GPR55的新型配体设计提供了精准的结构模型，为深入探索GPR55的生理和病理作用奠定了理论和实验基础。随着对大麻素系统研究的逐步深入，人们发现一些内源性大麻素（AEA、2-AG）、植物来源大麻素（四氢大麻酚THC、大麻二酚CBD）和合成型大麻素（Rimonabant、AM251等）可以作用于GPR55，据此GPR55被称为是除了大麻素受体CB1R和CB2R以外的非典型大麻素受体“CB3R”。近年来也有文章报道l‐α‐lysophosphatidylinositol (LPI)以及其类似物可能是GPR55的内源性配体，因此GPR55的脱孤...

随着大数据和人工智能的迅猛发展，数据中心已成为现代社会的“数字大脑”，在推动数字化进程中发挥了重要作用。为应对数据中心对电源的苛刻需求，如低电压(<1V)、大电流(>1000A)、快瞬态(>1000A/μs) ，上海科技大学信息科学与技术学院智慧电气科学中心（CiPES）王浩宇团队此前提出了电流模式恒导通时间（COT）控制多相串联电容跨电感式稳压器，能够结合串联电容、跨电感式稳压器（TLVR）和电流模式恒导通时间（COT）控制技术，显著提升电源系统的降压比与动态响应性能。但对于这样一个高度耦合且非线性的复杂系统，传统方法难以精确构建其小信号模型。而小信号模型是评估和优化系统性能、确保其稳定性和可靠性的重要工具。 图1 多相电流模式 COT串联电容式TLVR系统结构。该系统的功率级包括相互耦合的电容和电感结构，难以直接分析其频率响应；同时控制端的非线性特性使得传统方法的分析在高频处失去准确性。 针对上述难点，王浩宇团队近日...

11月1日，上海科技大学生命科学与技术学院朱焕乎课题组在PLOS Biology在线发表了题为“Free long-chain fatty acids trigger early postembryonic development in starved Caenorhabditis elegans by suppressing mTORC1”的研究论文。该工作发现，游离长链脂肪酸（一种常见的营养分子）可以在没有其他营养分子的帮助下，作为一种信号分子帮助新出生的动物开启生长发育。这说明在三大宏营养要素中，对生长发育开启最重要的营养可能并非是通常所认为的糖或氨基酸，而是通常被忽视的脂肪酸。营养对生长发育至关重要。近年来的研究表明，营养不仅提供了生长必需的物质和能量，还可能通过影响体内的营养感知通路，为生长发育提供决定性的信号。因此，包括人类在内的很多动物在饥饿时，会选择减缓甚至停止发育，以减少营养匮乏带来的负面影响。由于生长发育需要的营养分子众多，就引发了一个有趣的问题：在这一发育决策过程中，动物究竟如何来判断营养是否...

维生素K、辅酶Q等化合物是重要的脂溶性维生素，1943年诺贝尔生理学或医学奖授予丹麦科学家达姆与美国科学家多伊西，以表彰两位科学家在维生素K的发现和功能研究上的贡献。维生素K和辅酶Q都是具有多聚异戊烯基侧链的醌类化合物（isoprenoid quinones），它们的化学合成方法自发现以来一直备受关注，但传统策略采用较复杂的多步合成，工艺繁琐，资源消耗大。上海科技大学物质科学与技术学院李智课题组在2017年发现了醌类化合物独特的氧化还原链式反应机制，为醌类化合物的合成提供了全新思路，但当时还无法实现醌类维生素的合成。为解决醌类维生素的合成问题，李智课题组开始研究碱性催化条件下、氧化还原链式机理的可行性，这一极具探索性的任务交给了当时大二的2017级本科生张子宁同学。他不仅发现碱性条件可以解决该问题，还在实验过程中意外观察到了一类全新的含有卤素离子的叔丁醇钠团簇分子晶体(NaOR)12·NaX，也即“X@RONa”，并使用X射线晶体衍射技术确认...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院蒋易凡教授与清华大学高等研究院姚宏教授合作，在国际学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上发表了关于二维配对密度波超导新模型的研究成果，文章被选为编辑推荐（Editors’ Suggestion）。配对密度波超导（Pair-Density-Wave Superconductivity，简称PDW）是一类独特的超导量子态，其显著特点是超导序参数在空间中呈现周期性振荡，这与传统超导体的均匀序参数（如表现出分数的磁通涡旋激发）有着本质区别。尽管配对密度波超导的理论研究和实验探索在过去几年取得了很多重要进展，但在二维微观理论模型的基态实现这种量子物态仍是一项挑战。研究团队应用高效的密度矩阵重整化群方法，深入研究了具有二维特征的蜂窝晶格中的无自旋费米子相互作用体系。通过高精度、无偏的量子多体计算揭示了该系统在强相互作用下的基态具有配对密度波超导序，即电子配对的强度在空间中呈现周期性调制（见下图）。这一发现...

认识材料生长的分子机制对于功能材料的合理设计、合成和优化至关重要。近日，上海科技大学物质科学与技术学院刘朋昕课题组（模型材料与表面化学实验室）发现了一种二维二氧化钛纳米晶体的生长机制，进而提出一种新的材料晶化路径，即通过一维分子链的定向附着实现二维纳米片的生长。该研究发表于国际学术期刊Nano Letters。 图1. 一维分子链的定向附着实现二维纳米片的生长二氧化钛是一种常见的金属氧化物，工业上被广泛用作颜料、催化剂载体和半导体等。二氧化钛材料的形貌和晶相决定了其表面结构和能带结构，进一步决定了其各类应用性能。2010年，清华大学王训教授组报道了一种二维青铜相二氧化钛纳米片（TiO2(B) NS）的合成方法，该材料的亚稳晶相和超薄结构引起了储能、催化、生物等领域研究者的广泛关注。然而，该材料的生长机制尚不明确，不仅难以用已知的各种晶化理论解释，也阻碍了对其结构和性能的理性调控。在前期二氧化钛液相相变的基础上，刘...

缺血性心脏病已成为全球范围内的主要死因之一。长期心肌缺血可导致心肌细胞死亡和心肌收缩功能丧失，最终引发心肌梗死。心肌梗死的准确诊断对于制定有效的治疗计划和评估预后至关重要。使用延迟钆剂强化磁共振成像可以对梗死的位置和程度进行判别，但造影剂的使用也带来了安全风险和适用人群的局限性。深度学习为非造影剂心脏磁共振成像诊断心肌梗死提供了新的研究思路，但现有方法或需要大量的手工标注用于模型训练，或需要多个序列采集的心脏磁共振图像。近日，上海科技大学生物医学工程学院齐海坤课题组在非造影剂心脏电影生成虚拟强化图像的深度学习算法探索取得积极进展，研究成果以“Predicting Late Gadolinium Enhancement of Acute Myocardial Infarction in Contrast-free Cardiac Cine MRI using Deep Generative Learning”为题发表于Circulation: Cardiovascular Imaging。该研究提出了一种创新的“电影生成强化（Cine Generated Enhancement, CGE...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院拓扑物理实验室张石磊教授带领课题组本科生和研究生通力合作，利用软X射线泵浦探测技术发现了拓扑磁结构中的非常规弛豫过程，揭示了三维拓扑缺陷减缓磁有序弛豫过程的细节，研究成果发表在学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）。 团队（左起）：研究生吴杨、张石磊教授、本科生张宸豪、研究生陈敬贻 以螺旋磁结构和磁斯格明子为代表的非共线磁有序相具有在三维实空间中扭曲并调制的微观自旋构型。由于其特殊的手性和拓扑结构，非共线磁有序材料具有常规铁磁材料不具备的丰富物理效应。非共线磁结构的自旋动力学可以用微磁理论框架描述。在该理论下，这些磁性结构在受到外部激励后经过一系列阻尼震荡将在纳秒内恢复到平衡态。然而，研究团队发现，这一恢复过程在实验观测上可以延长至百毫秒量级，远远超出了传统理论描述下的时间尺度。图1 (a,b)基于软X射线磁散射的泵浦探测原理与(b)两步弛豫过...

花朵之所以拥有丰富多彩的颜色，是因为花瓣中含有各种色素。实际上，除了色素外，自然界还存在另一种着色方案，即结构色。结构色利用微小的阵列结构实现干涉、散射或吸收光波的效果，从而展现出特定的颜色。科学家们已利用先进的微纳制造技术实现了绚丽的结构色，其具有稳定性、可操控性和高分辨率等优点，在显示、防伪、传感等领域受到广泛关注。近日，上海科技大学物质科学与技术学院冯继成课题组开发了一个原位观察动态结构色的新方法，通过法拉第3D打印实现亚波长尺度的金属3D纳米“花朵”构型随时间的精确变化，“花朵”的几何形状从而在3D打印过程中实时呈现出丰富多彩的动态颜色，构建了4D打印纳米结构色。相关研究成果发表于 Advanced Materials，并被选为后封面（Back Cover，图1）。 图1：封面图片，通过法拉第3D打印以电影胶片的形式演绎了上海科技大学建校10周年标志的动态颜色变化，其中时钟作为背底象征时间，由此原位摄像纳米结构在生长过...

过氧化物酶体（peroxisome）是广泛存在于真核细胞中的一种细胞器，自上世纪60年代被发现以来，科学家们发现它不但具有重要的脂质代谢功能，还与胞内的氧化还原稳态、抗病毒信号转导等功能密切相关。随着细胞的生长分裂和对外部环境的应激，“新”的过氧化物酶体不断生成并替换“旧”的过氧化物酶体，但对于新生过氧化物酶体生成机制的认识相当有限。10月17日，上海科技大学生命科学与技术学院庄敏课题组在《发育细胞》（Developmental Cell）上在线发表题为“Ubiquitin ligase MARCH5 controls the formation of mitochondria-derived pre-peroxisomes”的研究论文,首次报道了位于线粒体的泛素连接酶MARCH5控制过氧化物酶体前体囊泡在线粒体的形成和分离，从而影响了过氧化物酶体的从头生成。此项研究与美国马里兰大学Mariusz Karbowski教授课题组的相关研究以“背靠背”论文形式同期发表，相互印证了MARCH5在过氧化物酶体生成调控中的重要角色。新生过氧化物酶...