近日，我校物质学院李健课题组在复杂天然产物体外生物全合成工作中取得了重要进展，首次利用无细胞合成生物学（Cell-free synthetic biology）实现了非核糖体多肽类抗生素缬氨霉素（Valinomycin）的体外生物全合成。相关成果以“Total in vitro biosynthesis of the nonribosomal macrolactone peptide valinomycin”为题，在合成生物学和代谢工程领域的国际知名学术期刊Metabolic Engineering上在线发表。自然界生物体（如微生物和植物等）中存在非常丰富的天然产物，它们是临床药物比如抗生素药物的重要来源。近年来，超级耐药致病菌等的出现对人类健康产生了很大威胁，因此，从自然资源中发现和开发新的天然产物，用于治疗人类疾病具有十分重要的意义。传统的方法主要是从天然宿主（如植物）中直接提取天然产物，或者利用发酵的方法培养微生物宿主进行生产，但是这些方法的生产周期长、产量偏低、纯化困难。另外，由于大部分天然产物结构复杂，化学合成...

我校物质学院宁志军课题组以胶体量子点材料为基础，制备出一种新型、低成本、高探测率的红外上转换器件，展示了红外上转换器件在生物成像和可穿戴电子器件领域良好的应用前景。今日，该成果以“Solution-processed upconversion  photodetectors based on quantum dots”为题发表在Nature子刊Nature Electronics上。近红外光电探测与成像器件在生物检测、信息通讯、军事、气象等领域中有重要作用。传统的成像器件需要红外光电探测器与读出电路集成，复杂的集成工艺限制了红外成像系统的发展。红外上转换器件作为一种替代的解决方案，具有工艺简单、无需与读出电路集成的优点，可以将红外光直接转化为可见光成像。也就是说通过红外上转换器件，我们可以直接“看见红外光”。将红外光电探测器和可见光LED结合起来，通过“光-电-光”的线性转化过程，将红外光转换为可见光，被认为最适用于红外成像领域的探测器结构。然而，受限于红光光电探测器部分较低的光...

我校生命学院陆珺霞课题组与中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所胡红雨课题组合作，近日在知名学术期刊Journal of the American Chemical Society（美国化学会志）上在线发表题为“Solid-state NMR reveals the structural transformation of the TDP-43 amyloidogenic region upon fibrillation”的研究论文。TDP-43（TAR DNA binding protein-43）作为一种多功能的核酸结合蛋白，在细胞内广泛参与RNA的调控。课题组研究了带有融合蛋白的TDP-43（311-360）片段的纤维化过程，揭示液液相分离（liquid-liquid phase separation，LLPS）是TDP-43蛋白纤维化的中间步骤。该研究还利用固态核磁共振（Solid-state Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy ,SSNMR）等技术发现在蛋白聚集过程中的结构转变（图1），并识别出一系列稳定蛋白质纤维结构的关键位点。研究人员通过对这一纤维化过程的深入研究，了解诱导TDP-43蛋白纤维化的关键位点和相互作用，可以对今...

我校生命科学与技术学院黄鹏羽课题组与中国科学院神经科学研究所杨辉课题组合作，利用Cas13d家族蛋白CasRx在小鼠肝脏中实现了Pcsk9基因的高效沉默，从而降低了小鼠血液中的胆固醇水平。很多专家认为，Cas13d在治疗后天性的代谢疾病，抑或新冠病毒SARS-CoV-2和甲流病毒等RNA病毒感染等疾病中具有潜力。然而过去的研究都在体外细胞水平进行。该项工作则首次证实了Cas13d在成体动物体内也具有靶向沉默RNA的活性，从而为Cas13d系统的应用向前推进了一步。3月18日，该研究成果以“Modulation of metabolic functions through Cas13d-mediated gene knockdown in liver”为题在Protein & Cell（《蛋白质和细胞》）杂志发表。近年来，源自原核生物获得性免疫系统的CRISPR/Cas9技术因其强大且便捷的基因编辑能力而受到广泛关注。CRISPR/Cas9技术通过一个引导RNA（guide RNA）将Cas9蛋白引导至DNA，可以实现对DNA的切割。2016年，张锋实验室又发现了一种新的Cas蛋白C...

近日，“上海科技大学-清华大学抗新冠病毒联合攻关团队”率先在国际上成功解析新型冠状病毒“RdRp（RNA依赖的RNA聚合酶）-nsp7-nsp8复合物”近原子分辨率的三维空间结构，揭示了该病毒遗传物质转录复制机器核心“引擎”的结构特征，为开发针对新冠肺炎的药物奠定了重要基础。图注：新型冠状病毒RdRp-nsp7-nsp8聚合酶复合物2.9 Å分辨率电子显微结构（Coulomb potential map）。螺旋状分子为类比同类机制聚合酶判断的RNA模版链（灰色）与新生链（红色）的位置和走向；瑞德西韦预期以效应分子（GS-443902）的形式结合于催化反应中心阻断RNA合成（右下插图）；背景为新型冠状病毒冷冻电子显微照片及聚合酶复合物处于不同视角下的分子形态。新冠肺炎疫情爆发以来，迅速在世界范围内扩散流行，目前全球累计确诊新冠肺炎超过20万人，死亡人数超过7900人，已感染159个国家和地区，短时间内对世界各国造成了巨大冲击，对全人类产生了空前的影响。引起新冠肺炎的病原体是...

近日，我校物质学院杨波课题组在钴基催化剂用于催化甲烷干重整的反应动力学与催化剂失活机理的理论研究方面取得了重要进展。该工作以反应条件下较稳定的面心立方相钴的（111）与（211）晶面为研究对象，结合密度泛函理论计算与微观动力学模拟手段，深入分析了钴催化剂的催化活性与失活机理，为理解与设计用于甲烷干重整的钴基催化剂提供了新方向。此项成果以“Dry Reforming of Methane over the Cobalt Catalyst: Theoretical Insights into the Reaction Kinetics and Mechanism for Catalyst Deactivation”为题发表于国际知名学术期刊Applied Catalysis B: Environmental。甲烷干重整反应因其能产生合成气且以重要温室气体甲烷与二氧化碳为反应物而受到广泛关注。除了贵金属以及镍基催化剂，过渡金属钴也显示出对该反应较高的催化活性。然而大量实验研究发现，钴基催化剂易失活，且失活行为与催化剂中金属钴负载量相关：负载量高的催化剂表现为积碳失活，负...

近日， 我校iHuman研究所Raymond C. Stevens课题组联合华东师范大学宋高洁课题组在人体细胞信号转导领域重要蛋白的结构生物学研究中获得突破, 成功解析全长胰高血糖素样肽受体1（Glucagon Like Peptide-1 receptor, GLP-1R）无正构配体的三维结构。该成果以题为“Full-length human GLP-1 receptor structure without orthosteric ligands”的研究论文于3月9日发表在Nature communications上。上海科技大学Stevens课题组的博士研究生吴凡为文章的第一作者， iHuman研究所创始所长Raymond C. Stevens教授和华东师范大学宋高洁研究员为共同通讯作者，上海科技大学是第一完成单位。GLP-1R是B类GPCR受体家族的重要成员，不同于大多数A类GPCR结构，除传统的七次跨膜区域（Transmembrane domain, TMD），B家族GPCR均含有一段（120-160）氨基酸残基的胞外结构域（extracellular domain, ECD），ECD和TMD共同参与了多肽配体的结合以及受体的活化过程。当内源性多肽配体G...

在国家重点研发计划的支持下，我校物质学院宁志军课题组在非铅钙钛矿太阳能电池方面取得重要进展。通过器件结构的改进将锡基钙钛矿太阳能电池的开路电压提高到了0.94 V，实现了12.4%的光电转化效率，这是目前国际上已报道的稳态输出效率最高的非铅钙钛矿太阳能电池。该成果以“Ultra-high open-circuit voltage of tin perovskite solar cells via an electron transporting layer design”为题，在Nature Communications上发表。太阳能电池已成为一项重要的清洁可再生能源利用技术。基于钙钛矿的单节和叠层电池是目前最有前景的新型高效低成本太阳能电池。但是目前的钙钛矿太阳能电池大多基于重金属铅的材料体系，可溶性的重金属铅带来的环境问题将阻碍其商业化进程，因此环境友好型的非铅钙钛矿太阳能电池是重要的研究方向。锡基钙钛矿具有和铅钙钛矿相似的电子结构和相媲美的半导体性质，包括高吸光系数、高载流子迁移率和理想的带隙，是环境友好型钙钛矿太...

近日，我校生命学院孙博教授课题组与法国国家科研中心奚绪光教授课题组合作在知名学术期刊eLife杂志上在线发表题为“Human RPA activates BLM's bidirectional DNA unwinding from a nick”的研究论文。研究首次揭示了修复型DNA解旋酶Bloom syndrome helicase（BLM）在人类复制蛋白A（human Replication Protein A, hRPA）的协助下，由双链DNA中的单链断裂（nick）处起始进行双向解旋的模式和机制。该论文不仅介绍了BLM解旋酶这种新型工作模式，同时也为理解其参与DNA损伤修复过程的潜在功能提供了新的线索。作为遗传信息的载体，DNA通常以稳定的双链结构形式存在，而遗传信息的读取往往以单链DNA为模板。在生命体中，双链DNA转变为单链DNA的这一过程是由一类特殊蛋白质——解旋酶（helicase）利用NTP水解提供的能量来完成的。该类蛋白参与DNA复制、修复、重组等几乎所有的DNA代谢过程。可想而知，解旋酶功能的缺失会导致基因组的不稳定以及相应疾病的发生。...

我校生命学院刘冀珑课题组、庄敏课题组和吕鹏飞课题组合作开发出新型的研究RNA-蛋白质相互作用工具——CRUIS (CRISPR-based RNA-United Interacting System)。CRIUS基于RNA靶向的Cas酶与庄敏课题组前期开发的邻近酶标记系统PUP-IT，成功设计了一种用于捕捉特定RNA上的RNA结合蛋白的新方法。相关工作以“Capturing RNA-protein interactions via CRUIS”（通过CRUIS捕捉RNA-蛋白质相互关系）为标题发表于国际知名学术期刊Nucleic Acids Research（核酸研究）上。RNA结合蛋白（RNA Binding Protein, RBP）在包括RNA的可变剪切、亚细胞定位、翻译以及稳定性等各种生物过程中发挥重要作用。RNA的整个功能执行都伴随着与特定RBP的相互作用，涉及到细胞的各种生命活动。因此尽可能详细地获取RNA-蛋白质相互作用的信息是理解细胞各项机制的重要途径。传统的研究RNA-蛋白相互作用的方法RIP和CLIP均无法捕捉某一特定的RNA在活细胞中生理条件下的RNA-蛋白质相互作用。相比之...

2月26日，上海科技大学iHuman研究所、生命科学与技术学院的水雯箐课题组在ACS Central Science杂志上发表研究论文，题为“A Novel G Protein-Biased and Subtype-Selective Agonist for a G protein-Coupled Receptor Discovered from Screening Herbal Extracts”。该工作基于课题组前期发展的GPCR配体筛选亲和质谱技术（Chemical Science 2018, Analytical Chemistry 2019），结合结构模拟和药理评价实验，从传统草本植物粗提物中发现了靶向五羟色胺2C（5-HT2C）受体的新型选择性偏向性激动剂Asimilobine（图1）。图1：论文作为该期刊物的补充封面设计G蛋白偶联受体（GPCR）是人体内最大的膜蛋白超家族，也是成药性最高的药物靶标。5-HT2C受体属于A类GPCR，主要分布于中枢神经系统，对情绪、食欲、记忆、认知和能量代谢等都具有重要调控作用。近年来研究发现，5-HT2C受体可作为治疗肥胖、癫痫、精神分裂症和药物成瘾等的潜在药物靶标。美国FDA批准...

我校信息学院智慧能源中心（CiPES）刘宇课题组提出了两种针对长距离复杂输电线路的新型精确故障定位方法。近期，两篇论文在电力系统保护及输配电领域顶级国际期刊IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY上在线发表。我国清洁能源资源与需求分布不均，高压远距离输电技术能够将大量清洁能源远距离低损耗输送到需求地区，进而有效提升清洁能源利用率。输电线路在运行过程中时常发生故障，故障线路被隔离后，若不能准确定位故障，则会延长故障点被发现的时间，进而延长线路停电时间，降低电网供电可靠性。随着电力系统的发展，输电线路日益复杂，呈现距离长、非对称、多端、多回路耦合等特点，进一步增加了精确故障定位的难度。“Time-domain Transmission Line Fault Location Method with Full Consideration of Distributed Parameters and Line Asymmetry”一文从时域出发，通过精确求解故障期间的输电线路电压分布实现故障定位。该研究提出了一种针对故障定位问...

近日，我校物质学院刘巍课题组在高性能锂金属负极材料领域取得重要进展：通过规整结构的石墨烯组装阵列（graphene arrays）构建具有层次结构的锂金属载体。首次实现了具有较高防水安全性的锂金属负极，并且保持了良好的倍率性能和循环稳定性。该研究成果以“Water‐Stable Lithium Metal Anodes with Ultrahigh‐Rate Capability Enabled by a Hydrophobic Graphene Architecture”为题，发表于国际知名学术期刊Advanced Materials。锂离子电池作为能源存储器件在便携式电子产品上得到广泛应用，但是现阶段动力电池的能量密度难以满足电动汽车、智能电网等大规模储能的要求。金属锂具有极高的理论比容量（3860 mAh g-1）和极低的电化学势（-3.040 V），在应用于锂电池负极时会极大提高电池的能量密度，因此被人们视为负极研究的“圣杯”。然而，由于天然金属锂具有极高的反应活性，在制备和使用时很容易引发安全事故，目前并没有理想的手段在不影响金属锂活...

近日，我校物质学院杨波课题组在理论辅助甲烷干重整催化剂设计方面取得了重要进展。该工作以掺杂了少量锡的镍基催化剂为研究对象，从理论研究方面分析了锡对催化剂活性与稳定性的影响，并据此提炼出可用于筛选甲烷干重整反应催化剂的描述符，为筛选与设计具有兼具高反应活性与高稳定性的催化剂提供了新方向。该成果以“Descriptor Design in the Computational Screening of Ni-Based Catalysts with Balanced Activity and Stability for Dry Reforming of Methane Reaction”为题发表在国际知名学术期刊ACS Catalysis。甲烷干重整反应，因其以重要温室气体甲烷与二氧化碳为反应物，且产物为可进一步利用的合成气而受到广泛关注。镍催化剂由于反应活性较高，储量丰富、价格低廉而被认为可代替贵金属催化剂用于催化该反应。然而镍催化剂在甲烷干重整反应条件下普遍会由于产生积碳而失活，研究中通常采用助剂掺杂的方法对催化剂进行改性。由于当前对助剂如何影响...