靶向遗传筛选是揭示细菌基因型-表型之间联系和研究细菌复杂调控网络机制的关键技术。然而，目前细菌中常用的靶向遗传筛选方法，例如MAGE（多重自动基因组改造）和TRMR（可追踪多元重组工程），高度依赖于特殊的重组酶，只能适用于十分有限的物种中，缺乏普适性。基于CRISPR-Cas9/Cas12a（一种基因编辑工具）的靶向遗传筛选系统，通过利用基因组非同源末端连接修复机制，能够在真核细胞中实现高效的靶向遗传失活筛选。然而，多数细菌中缺乏高效的非同源末端连接修复机制，因而CRISPR-Cas9/Cas12a不能应用于细菌中靶向遗传失活筛选。因此，亟需在细菌中开发普适性的靶向遗传筛选系统。 近日，上海科技大学的季泉江课题组与中山大学的骆观正课题组合作，在Cell Reports发表了题为“Targeted genetic screening in bacteria with a Cas12k-guided transposase”的文章，报道了名为Site-specific Transposon-Assisted Genome Engineering （STAGE，定点转座基因...

近年来掀起的人工智能热潮正逐步改变着诸如金融、医疗、制造等许多传统行业的面貌。金融科技（FinTech）是人工智能、大数据、区块链技术等前沿创新科技与传统金融业务场景叠加融合的产物，目标是使金融业实现科技化和智能化。一方面，基于人工智能技术的智能投顾（Robo-Advisor）、智能风控、智能监管、产品推荐、优质用户挖掘逐渐在许多金融场景中崭露头角。另一方面，金融业也孕育了诸多新科技新技术，比如，计算机编程语言Python平台下的数据分析利器Pandas便是由全球最大的基金公司之一AQR资本管理公司设计和开发。 图｜Robo-Advisor v.s. Human-Advisor（图片来自网络） 上科大信息学院赵子平课题组以数据科学与人工智能为研究核心，积极探索在金融科技尤其是智能投顾领域的应用，当前在金融数据建模、金融因子选择、资产组合设计等方面取得了一系列的研究成果。课题组重视本科生科研能力的培养，鼓励本科生参与科研实践，以下多项科研成果的第...

9月2日，我校物质学院季泉江课题组在《自然·化学生物学》 (Nature Chemical Biology)杂志发表题为“Programmed genome editing by a miniature CRISPR-Cas12f nuclease”的研究论文，揭示了极小型CRISPR核酸酶—AsCas12f1（仅422个氨基酸）的DNA识别和切割机制，并将其转化为一种新型基因编辑工具，成功实现了在细菌和哺乳动物细胞中的基因编辑。此研究进一步拓展了CRISPR核酸酶工具库，为开发微型精准基因编辑和治疗工具提供了新思路。 CRISPR/Cas基因编辑技术由于其简便性和高效性，已被广泛应用于生物学、医学、农学等领域的基础与应用研究。目前广泛使用的Cas9与Cas12a核酸酶均具有较大的分子尺寸（通常大于1000个氨基酸），而广泛应用于基因治疗中的腺相关病毒载体的承载容量却十分有限，在容纳CRISPR核酸酶与引导RNA的编码序列之余往往难以承载更多其他功能元件，这严重限制了其在基因治疗等领域的应用。因此，亟需发掘更小分子尺寸的CRISPR核酸酶以解决这...

电力与能源是助力实现“碳达峰、碳中和”目标的重要领域之一。未来电力系统将以新能源为主体，进一步提升能源消费电气化比例，这也给电力与能源领域带来了挑战与机遇。近期，信息学院智慧电力与能源系统中心（CiPES）在2021年度电力电子应用展会（IEEE Applied Power Electronics Conference，APEC）和电力与能源学会年会（IEEE Power and Energy Society General Meeting，PESGM）上以上科大为第一完成单位发布了9项科研成果，获最佳报告奖1项。在清洁电能的生产、传输、变换等领域提出了新方法与新思路，以提升绿色能源利用的高效性、安全性与可靠性。智慧电力与能源系统中心在2021 APEC发表的5篇论文，内容涵盖无线充电系统、光伏电力电子系统、振动能量收集系统等研究方向。无线充电系统具有安全性、便捷性、通用性等特点，能够为工业制造、能源网络、交通电气化等新兴领域中的终端除去“最不智能”的最后一根线。傅旻帆教授课题组2020级博士研究生赵鹏的一...

在过去几十年间，分子束外延(MBE)及脉冲激光沉积(PLD)等先进薄膜制备技术的发展促进了材料科学研究的繁荣。如今科学研究以及器件应用已不断深入到材料的表面和界面层次，这就对高质量平整薄膜的制备提出了更高的要求。而当前薄膜粗糙度的定量分析主要依赖于非原位的表征手段，如原子力显微镜、扫描透射电子显微镜等，这样相对较低的薄膜制备和质量反馈效率不仅限制了科学研究的效率，一定程度上也制约了薄膜工业的发展。因此，如何实现薄膜粗糙度的原位定量分析是当前亟待攻克的一大技术难题。 反射式高能电子衍射仪(RHEED)是薄膜制备的一个很重要的辅助设备，被广泛应用于薄膜层厚及外延质量的原位监测。然而此前研究并没有将RHEED与薄膜粗糙度定量关联在一起。上海科技大学物质学院翟晓芳课题组从RHEED的基本原理出发，构建了RHEED衍射斑尺寸及不对称性与薄膜粗糙度的定量关系（图1），提出了一套基于RHEED的原位实时定量分析薄膜粗糙度的方法，并通过非原位...

信息学院智慧能源中心（CiPES）王浩宇教授及其指导的电力电子与可再生能源实验室（PEARL）致力于研究电力电子学科在交通电气化、可再生能源系统、物联网、数据中心等新兴领域的应用。实验室利用先进拓扑、功率器件、磁性材料和控制算法来寻求更加高效、高功率密度、高可靠性的电源管理方案，实现科研与产业的紧密融合。近日，该团队在电力电子领域代表性学术期刊IEEE Trans. Ind. Electron.（TIE）上发表两项最新研究成果，分别针对“如何提升双有源桥变换器的动态响应性能”及“如何实现单输入双输出隔离谐振功率变换”提出了新的解决思路。 PEARL合照（王良：左四；束冬冬：右二）改善双有源桥动态性能的新型通用四移相调制方法在直流微网应用中，分布式可再生能源，如风能、太阳能等易受环境因素影响，无法持续产生稳定的电能。因此，通常需要利用储能系统作为电能缓存单元，使得系统维持高效稳定的工作。在储能系统和直流电网之间需要安装双向DC/DC变换器，...

近日，上海科技大学免疫化学研究所白芳课题组与中国科学技术大学物理系汪骞研究员、中科院武汉病毒所张磊砢副研究员合作，通过计算模拟预测与实验验证结合，揭示了新冠病毒刺突蛋白动态变构分子机制，探索并提出了潜在的变构抑制剂设计策略。该成果以“Probing the Allosteric Inhibition Mechanism of a Spike Protein Using Molecular Dynamics Simulations and Active Compound Identifications”为题，于8月20日在学术期刊Journal of Medicinal Chemistry上在线发表。  冠状病毒通过其跨膜刺突蛋白(Spike protein，S)介导入侵宿主细胞。S蛋白为附着在病毒粒子表面的三聚体蛋白，由S1和S2两个亚基组成，其与宿主受体的识别结合的结构域RBD则位于S1亚基上。冷冻电子显微镜研究表明，刺突蛋白具有多种不同的构象状态，在RBD处于“向下”的非激活状态构象和“向上”的激活状态构象之间不断的转变，只有当其处于“向上”的状态时，才能与宿主的受体结合。因...

信息学院郑杰课题组与合作者提出了基于知识图谱和图神经网络的新型人工智能模型KG4SL，在合成致死（synthetic lethality，简称SL）基因关系预测问题上取得突破，有望加速癌症药物靶点发现，促进AI制药技术的发展。该成果在近期召开的第29届分子生物学智能系统会议和第20届欧洲计算生物学会议（The 29th Conference on Intelligent Systems for Molecular Biology and 20th European Conference on Computational Biology,ISMB/ECCB）作为正式论文发表，题为“KG4SL: Knowledge Graph Neural Network for Synthetic Lethality Prediction in Human Cancers”，郑杰教授作口头报告。该论文已被生物信息学领域核心期刊《生物信息学》（Bioinformatics）的ISMB/ECCB 2021会议特刊收录。期刊论文截图复杂的生物系统通过基因相互作用的形式进行运作。合成致死是基因之间相互作用的一种关系。如果两个基因同时失活会导致细胞死亡，而只有其中一个基因失活则不会对细胞...

近日，上海科技大学物质学院杨晓瑜课题组在叔醇和α-叔胺动力学拆分领域取得系列进展，相关工作分别以“Asymmetric Enamide-Imine Tautomerism in the Kinetic Resolution of Tertiary Alcohols”和“Kinetic Resolution of α-Tertiary Propargylic Amines through Asymmetric Remote Aminations of Anilines”为题发表于国际权威学术期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）和美国化学会旗下催化领域旗舰期刊ACS Catalysis。 叔醇及α-叔胺是醇羟基或者氨基α-位具有一个手性叔碳中心的醇及胺类化合物，该类结构广泛存在于具有生理活性的天然产物以及小分子药物之中，然而该两类手性化合物的不对称催化合成却是有机合成中的难题。动力学拆分是从消旋化合物得到手性化合物的一种有效手段，但是传统的动力学拆分反应往往只适用于仲醇和α-肿胺底物（醇羟基或者氨基α-位具有一个手性仲碳中心），同时发展的方法大多局限于利用羟基以及...

8月10日，上海科技大学生命科学与技术学院范高峰实验室与王皞鹏实验室在Cell Reports 杂志上联合发表了题为NAD+ supplement potentiates tumor killing function by rescuing defective TUBBY-mediated NAMPT transcription in tumor infiltrated T cells的文章，揭示了肿瘤浸润T细胞内TUBBY-NAMPT-NAD+调控信号通路的重要作用以及提高NAD+水平对于肿瘤免疫治疗的协同促进效果。 癌症免疫治疗，包括CAR-T细胞治疗和免疫检查点阻断，是较为有效的临床治疗方法。然而，这些免疫疗法的受益人群仍旧有限。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）是氧化还原反应的辅酶，能直接间接影响细胞的代谢途径、DNA修复、染色质重塑、细胞衰老等关键细胞功能。NAD+如何影响抗肿瘤免疫反应仍有待了解。这需要对免疫细胞内NAD+水平的分子调控机制有更深的理解，还需要对如何有效安全地提高NAD+水平、提高NAD+水平是否会对肿瘤免疫治疗产生有益影响等进行深入研究。通过全基因组sgRNA...

近日，上海科技大学物质学院凌盛杰课题组将机械训练促使微观结构重排的方法应用于丝蛋白基材料中，制备出力学自增强的高水合丝基材料。这些材料比由二元溶剂诱导构象转变制备的丝蛋白水凝胶强度提高了6.7 倍，硬度提高 3.3 倍，是已报道的最强的高水合丝基材料之一。研究中，丝蛋白在机械训练中的结构演变，以及相应的结构-力学关系也被系统地研究证明，并通过粗粒化分子动力学模型合理地描述和预测。所制备出的材料不仅在力学性能方面具有显著的优势，还表现出类似动物丝的双折射和湿度响应驱动等特性。相关研究成果以“Mechanical Training-Driven Structural Remodeling: A Rational Route for Outstanding Highly Hydrated Silk Materials”为题发表在纳米和微尺度研究领域学术期刊Small上，并被选为期刊封底。 期刊封底示意图天然丝由于独特的介观结构，其力学性能超过了大多数合成纤维。但高水合状态下的丝基材料力学强度一般都较差，难以满足实际应用中...

上科大信息学院许岚课题组、虞晶怡课题组2018级本科生张龙文、张启煊以共同第一作者身份投稿的论文 “Neural Video Portrait Relighting in Real-time via Consistency Modeling”被IEEE国际计算机视觉大会（IEEE International Conference on Computer Vision，IEEE ICCV 2021）接收。 成果流程图论文提出了一种全新的人像视频重照明方法，仅使用单个RGB肖像图和新的目标高动态范围（HDR）照明环境作为输入就能实现更换背景重打光，不仅在动态光线变化下仍能保持时序连续性，还能在移动端上实现实时渲染。据悉，该项技术将应用在虚拟VLOG、虚拟拍摄、线上会议、人像光照编辑等多个场景中。 虚拟VLOG Demo善其事，利其器“如果从监督学习的角度来看待单图人像重打光这个问题，最大的难点其实是数据集。” 张龙文表示，“我们需要同一人像在大量不同光照下的对应数据，在现实中实拍几乎是不可能的。”幸运的是，两位同学所在的多学科人工现实实验室（Multidiscip...

7月23日，上海科技大学生命学院刘冀珑实验室在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了研究论文 “CTP合酶配体结合模式的结构基础”（Structural basis for ligand binding modes of CTP synthase）。这项研究以近原子分辨率（2.48埃和2.65埃）揭示了三磷酸胞苷合酶（CTP合酶）配体结合模式，是近70年的CTP合酶研究中，第一次用可靠的电子密度图精确定位该代谢酶结构中的所有配体。 研究团队通过近原子分辨率的结构信息，不仅揭示了四种不同核苷酸及底物谷氨酰胺与CTP合酶的精准相互作用，也完善了人们对CTP合酶变构调节及CTP合成的潜在机制的理解。 CTP合酶是生物化学教科书上解释酶与底物相互作用的经典案例，它催化从头CTP生物合成的最后一步和限速步骤，其配体包括ATP、GTP、UTP和CTP这四种基本核苷酸以及谷氨酰胺和谷氨酸这两种氨基酸。 CTP合酶在促进活跃的细胞代谢中起着关键作用，特别是在增殖细胞（如干细胞、如淋巴细胞和癌细胞）中，其表达和活...

上海科技大学iHuman研究所水雯箐课题组长期发展生物质谱技术，应用于G蛋白偶联受体（GPCR）的配体筛选与功能蛋白质组学研究，促进新结构、新活性的GPCR配体发现与新药靶的挖掘。近日，水雯箐课题组与上科大胡霁课题组、钟桂生课题组合作，系统性绘制小鼠多脑区跨膜蛋白质组图谱，通过对疾病动物模型的脑蛋白质组学研究揭示出两种抑郁样行为的GPCR类新调控因子，为抗抑郁药物研发提供潜在新靶点。该成果于7月21日在学术期刊Science Advances上发表，论文题为“Multiregional profiling of the brain transmembrane proteome uncovers novel regulators of depression”。 大脑是生物体内结构和功能最复杂的组织。近年来蓬勃发展的脑蛋白组学研究是绘制大脑功能分子图谱、全面理解大脑生理病理机制的必经途径。以G蛋白偶联受体、离子通道和转运体为代表的跨膜蛋白家族在突触信号传递和神经可塑性调节中扮演重要角色，许多跨膜蛋白与精神类疾病和神经退行性疾病的...