近日，我校iHuman研究所PI/生命学院赵素文助理教授课题组与合作研究团队在eLife上发表题为“Common activation mechanism of class A GPCRs”的论文，首次揭示了完整连接配体结合口袋和G蛋白偶联区域的A类G蛋白偶联受体（GPCR）的共同激活通路，并获得相关功能性实验验证。这项成果不仅加深了人们对GPCR信号转导机制的认识，而且对靶向GPCR的药物研发和孤儿受体的功能研究都具有重要的指导意义。GPCR是人体内最大的膜蛋白超家族，参与视觉、嗅觉、味觉、神经传递、内分泌和免疫应答等生理功能，在细胞信号转导中有着关键作用。A类GPCR，是GPCR超家族中最大也是研究最多的。GPCR的激活本质上是胞外侧激动剂结合和胞内侧下游效应蛋白招募互相耦合的别构过程，即受体从非激活态到激活态的构象转变。前人研究多采用结构生物学、NMR等研究特定受体，对家族层面的共同激活机制研究非常缺乏。图1. GPCR介导跨膜信号转导的示意图在本次发表的文章中，研究人员开发了一个...

近日，我校免疫化学研究所细胞钙信号实验室的Katsuhiko Mikoshiba教授和Kozo Hamada副研究员在Annual Review of Physiology发表了题为IP3 Receptor Plasticity Underlying Diverse Functions的综述论文。论文阐述了近年来IP3受体在结构和功能研究领域的最新进展，提出了全新概念来解释IP3受体的可塑性如何使其在细胞微区调控多种功能。从最初发现IP3受体至今，40年的大量研究表明IP3受体能够在不同细胞微区调控多种功能，例如线粒体和内质网之间的细胞器接触位点，而其调控功能的异常则能导致脊髓小脑性共济失调等多种疾病。最新的冷冻电镜和X射线晶体学研究解析了IP3受体的结构，并逐渐整合其不同微区的功能学研究。这篇综述重点阐述了IP3受体的结构和功能研究的最新进展，并提出一个新的模型来解释IP3受体功能多样性的结构基础，即IP3受体在细胞微区动态转换（如钙离子依赖性的调控、蛋白结合和翻译后修饰等）所引发的结构可塑性机制，与其行使时空特异...

近日，我校免疫化学研究所抗体结构实验室Co-PI杨贝与中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员张余、赵国屏院士及浙江大学教授冯钰通力合作，通过交叉运用单颗粒冷冻电镜、氢氘交换质谱等多种技术手段，揭示了一种特殊的、不依赖于转录激活因子与DNA之间相互作用的转录激活分子机制。目前该研究成果以“Crl activates transcription by stabilizing active conformation of the master stress transcription initiation factor”为题在线发表于eLife杂志。转录调控是细菌应对环境胁迫和病原菌缓解抗生素压力的重要手段，由细菌的转录核心机器RNA聚合酶和一系列转录起始sigma因子共同完成。在通常情况下，细菌的看家sigma因子（如大肠杆菌的sigma70） 负责大多数的基因表达，而在环境胁迫下，sigmas则快速占据主导，并通过开启特定基因的表达来帮助细菌适应不利环境。与细菌的看家s因子相比，sigmas的活性通常较低，其功能的发挥通常需要转录激活因子的协助，而...

近期，我校iHuman研究所、生命学院水雯箐课题组受邀在Current Opinion in Biotechnology上发表了题为“Systematic Mapping of Protein-Metabolite Interactions With Mass Spectrometry-Based Techniques” 的综述，系统总结了可用于发现细胞内蛋白质-代谢小分子相互作用关联的化学蛋白质组学方法。水雯箐课题组长期从事药物靶标蛋白的配体筛选研究，尤其关注GPCR这类膜蛋白，发展质谱技术用于新结构、新功能GPCR配体的发现。此前，该课题组发展了一种迭代亲和质谱技术，可应用于GPCR靶向的小分子配体高通量筛选，相关成果于2019年7月发表于Analytical Chemistry，题为“Accelerating the Throughput of Affinity Mass Spectrometry-Based Ligand Screening toward a G Protein-Coupled Receptor”。蛋白质和小分子代谢物之间的分子识别在调节蛋白质功能和影响各种细胞生物学过程中起着至关重要的作用。蛋白质-代谢物的相互作用（protein-metabolite interactio...

近日，上海科技大学物质学院张石磊教授团队在多铁材料自旋动力学研究中取得重要成果：通过最新开发的同步辐射软X射线散射实验精确重构出六角铁氧体（hexaferrite）材料铁磁共振的全部过程，首次在世界上开发出软X射线“双共振散射”的实验手段。这一全新的表征方法为凝聚态磁学以及拓扑磁学的发展开辟了新的途径。该研究成果以“Mode-Resolved Detection of Magnetization Dynamics Using X-ray Diffractive Ferromagnetic Resonance”为题发表在学术期刊《Nano Letters》。共振现象是关联体系的基本性质。在磁性材料中，由于磁矩之间的微观相互作用，产生了磁振子体系。磁振子的结构在动量空间由独特的色散关系勾勒（能量－动量），而当外界激发能量（电磁波）匹配在能隙能量时，会引发跃迁现象：磁共振。因此，铁磁共振（FMR）是研究关联磁性体系的重要实验手段。但是，FMR在实验上只测量到频域的信息。换句话说，FMR仅仅观测到了在某一频率下的吸收现象，而...

近日，我校物质学院杨波课题组在表面催化反应复杂网络优化的理论研究方面取得重要进展。该研究提出了一种基于贝叶斯误差分析泛函优化复杂催化反应网络，并进行反应机理不确定性分析的方法，为完整、可靠的理论催化机理研究提供了新的策略。该成果以“Propagating DFT Uncertainty to Mechanism Determination, Degree of Rate Control, and Coverage Analysis: The Kinetics of Dry Reforming of Methane”为题，在《The Journal of Physical Chemistry C》发表。该研究得到了编辑和审稿人的高度评价，入选为ACS Editors' Choice文章进行亮点报道，同时在美国化学学会网站作为头条新闻展示。多相催化反应过程往往非常复杂，反应网络中常涉及多个中间物种和过渡态，仅100种物种和约200个基元步骤即可构成包含2000条以上的反应路径，若使用传统的通过列举路径进行研究等方法将很难准确快速完成。此外，基于密度泛函理论的催化研究所得结果具有一定误差，可能...

近日，我校信息学院邵子瑜课题组在网络基础理论研究领域取得突破性进展，解决了该领域长期以来悬而未决的一个公开难题：“如何系统性地设计有效的大规模网络拓扑结构”。相关工作以“Systematic Topology Design for Large-Scale Networks: A Unified Framework”为题，被国际计算机通信大会（INFOCOM）接收。 国际计算机通信大会（International Conference on Computer Communications，INFOCOM）是网络领域中重要的国际学术会议之一，由IEEE（国际电气电子工程师学会）举办。INFOCOM 2020共收到1354篇提交论文，录用268篇，接收率为19.8%。网络研究领域一直以来有一个基础性的公开难题，即如何采用自顶向下的方法系统性地设计网络尤其是大型网络的拓扑结构，以满足各种领域不同的性能要求。目前已有的网络拓扑结构设计方案绝大部分采用自底向上的方法进行设计，非常依赖于设计者的工程经验和巧妙的启发式想法。以云计算领域以及人工智能的核心系统“数据中心...

2019届IEEE国际机器人与仿生学会议（ROBIO）于2019年12月6日至8日在云南大理举办。本次会议共收到739篇论文投稿，其中403篇论文被接收。我校信息学院自动化与机器人中心（STAR Center）的Sören Schwertfeger教授以及Andre Rosendo教授课题组参加了此次会议并有五篇论文被会议接收（Sören Schwertfeger课题组共2篇，Andre Rosendo课题组共3篇）。其中，由硕士研究生何振鹏、博士研究生侯佳维和Sören Schwertfeger教授提交的论文“Furniture Free Mapping using 3D Lidars”荣获ROBIO 2019最佳论文入围奖。在“Furniture Free Mapping using 3D Lidars”这篇论文中，作者提出了一个基于即时定位与地图构建（SLAM）的建图方法。这个方法能够将每帧激光点云分割为墙壁、家具、门、地面和屋顶等点并且建立一个没有家具的二维栅格地图和三维点云地图。该论文由研究生何振鹏进行现场演讲，全文可参见链接：https://arxiv.org/pdf/1911.00663。Sören Schwertfeger教授的...

2019年12月12日，我校生命科学与技术学院陈佳教授、免疫化学研究所杨贝副研究员与中国科学院－马普计算生物学伙伴研究所杨力研究员（我校特聘教授），应邀在国际顶尖学术期刊《细胞》（Cell）上发表题为“One Prime for All Editing”的专评论文（Preview），对哈佛大学David Liu教授近期在Nature杂志发表的《Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA》（无需双链断裂或者供体DNA的“查找并替换”基因组编辑技术）研究进行介绍，详细解读新型基因编辑系统Prime Editing（导向编辑）的工作原理，并展望该领域未来发展方向。图1：导向编辑器（PE）系统的创建与应用（A）PE系统示意图（B）PE系统的创建历程（C）PE系统可以介导的编辑类型在该专评论文中，陈佳教授等对导向编辑系统的设计原理及构建过程进行了介绍（图1）。新型导向编辑系统通过将Cas9切刻酶与逆转录酶融合表达，并利用导向编辑指导RNA（prime editing guide ...

近日，我校物质学院杨晓瑜课题组在手性杂环不对称催化合成领域取得进展，相关工作以“Chiral Phosphoric Acid-Catalyzed Kinetic Resolution of 2-Amido Benzyl Alcohols: Asymmetric Synthesis of 4H-3,1-Benzoxazines”为题，于国际知名期刊《Angewandte Chemie International Edition》（《德国应用化学》）上在线发表。4H-3,1-苯并噁嗪是一类同时含有氮、氧的苯并六元杂环化合物，该类杂环结构广泛存在于具有生理活性的小分子药物以及农药之中。例如Etifoxine（艾替伏辛）——一种2-氨基4H-3,1-苯并噁嗪化合物，是一种著名的GABA受体抑制剂药物，被广泛用于治疗焦虑以及抗惊厥。然而对于该类杂环化合物4-位手性中心的不对称催化构建方法却较为稀少，且都存在一定的底物局限性，不能实现对该类杂环的通用不对称合成。杨晓瑜课题组近期致力于利用手性Brønsted酸催化剂实现氨基烯丙醇底物的新颖不对称催化反应。课题组继前期实现环状2-氨基烯丙醇的动态动力学不对...

2019年12月3日，我校iHuman研究所、生命学院助理教授赵素文和钟桂生课题组在Cell Reports上共同发文两篇，报道了两个α类受体的三个晶体结构，阐释了肾上腺素受体多样性和配体特异性的机理。两个α2受体的研究由钟桂生课题组、赵素文课题组、Raymond Stevens课题组、刘志杰课题组、陶厚朝课题组和高通量筛选平台合作完成。博士生曲露和研究助理教授周庆同、博士生陈小玉和高通量平台主管徐越溟分别为两篇文章的共同一作。钟桂生研究员、赵素文研究员和研究副教授武栋在两篇文章中均为共同通讯作者。论文的主要参与者还包括钟桂生、赵素文和陶厚朝三个课题组的多名工作人员和研究生。人的肾上腺素受体是介导儿茶酚胺作用的G蛋白偶联受体，是重要的药物靶标。1948年，Raymond Ahlquist根据六种儿茶酚胺类药物在不同组织中作用效力的排序不同，做出了一个里程碑式的推断，即肾上腺素受体应有α和β两类。随着研究逐渐深入，直到1991年科学家才完全弄清楚肾上腺素受...

2019年11月27日，上海科技大学iHuman研究所Raymond Stevens课题组的博士研究生于静和德国波恩大学Christa E. Müller课题组的博士研究生Tobias Claff在《Science Advances》上发表了题为“Elucidating the active δ-opioid receptor crystal structure with peptide and small-molecule agonists”的研究论文。该研究首次解析了活化状态的δ-阿片受体（DOP，δ-opioid receptor）的晶体结构，推动了阿片类止痛药替代品的研究。DOP是G蛋白偶联受体阿片类受体家族的一员，内源性阿片系统在调节疼痛感知方面起到功能性作用，阿片类受体的激动剂是当今可用的最有效的镇痛药，例如吗啡。但是处方药的滥用常常导致病人成瘾。止痛药可以作用于人体内的 三种阿片类受体，包括μ- 阿片受体（μ- opioid receptor，MOP)、DOP和κ- 阿片受体（κ- opioid receptor，KOP）。选择性激活DOP对治疗慢性疼痛具有巨大潜力。此外，与当前阿片危机中备受关注的MOP激动剂相比，DOP...

金属有机框架材料（metal-organic frameworks, MOFs）是一类由金属离子和有机配体连接形成的具有规整孔道结构的新型多孔材料。由于其孔道结构高度有序且高度可调节等特点，MOFs被认为是实现尺寸筛分催化极具潜力的一类材料,其中中空MOF（Hollow MOF）材料最近尤其引人注意。这是因为将具有催化活性的纳米材料包埋于中空MOF内，不仅能利用MOF的均一孔道实现尺寸筛分催化并保护催化剂，同时超薄壳层还能够确保反应物和产物分子的快速扩散，提高催化反应动力学。然而目前有效合成中空MOF的手段是利用酸溶液对整体MOF颗粒内层金属-配体配位键进行腐蚀，该方法可控性差，酸容易对外层MOF造成伤害并引入缺陷。为此，我校物质学院李涛教授课题组和波士顿学院宗家洸教授课题组合作另辟蹊径，从更为精准的化学反应着手，利用MOF配体选择性氧化剪切，实现高度定向刻蚀MOF颗粒，使中空MOF的合成过程变得高度可控。目前，该研究成果以“Directional Engraving within Single ...

近日，上海科技大学物质学院沈晓钦教授在表面非线性光学研究取得重要成果：通过单分子层在光学微腔表面构建定向排列拉曼模式，首次在实验上实现了一种为“表面受激拉曼”非线性光学过程的有效激发，促使片上微腔器件的拉曼激射效率显著提升近一个数量级，并在理论上通过化学键角及表面拉曼模式夹角的分析，阐述“表面受激拉曼”过程及器件拉曼激射的偏振依赖特性。该研究工作的原创性和意义获得三位审稿人一致肯定，发表于国际著名期刊Nature Photonics上。伴随上世纪60年代激光器的发明，非线性光学研究已发展成一门内涵丰富的现代光学学科，在物理、化学、生物、信息学等学科领域具有重要的应用。其中，沈元壤（Yuen-Ron Shen）老先生在上世纪80年代提出并发展的、基于“二次谐波与和频”的表面非线性光学技术，已成为研究界面或表面的一种重要的现代光学与光谱技术。因而，人们常说的表面非线性光学，通常是指表面二次谐波与和频。事实上，早在1979年，美国...