近日，我校物质学院季泉江课题组与复旦大学甘建华课题组合作，通过晶体结构解析、细菌基因编辑以及体外DNA切割等手段,阐明了一种具有高保真和广PAM特性的新型Cas9蛋白——xCas9蛋白的化学工作机理。该研究成果以“Molecular basis for the PAM expansion and fidelity enhancement of an evolved Cas9 nuclease”为题，在知名学术期刊《科学公共图书馆•生物学》 （PLoSBiology）上在线发表。CRISPR基因编辑技术自被发明以来，由于其高效性和简便性，已经被广泛应用于医学、生物学、化学、农学等领域的基础和应用研究。目前最为常用的CRISPR系统为酿脓链球菌中的Cas9蛋白系统。它主要由一种核酸内切酶SpCas9和一种介导RNA——sgRNA所构成。SpCas9核酸内切酶能够与sgRNA特异性结合，通过sgRNA与基因组PAM位点附近的DNA碱基互补配对，靶向识别基因组并实现基因组DNA的双链断裂。通过利用宿主细胞对双链DNA断裂的修复，研究人员能够方便快捷地实现靶向基因编辑。但是由...

2019年猪肉价格牵动着广大民众的心，9月CPI同比涨幅“破3”，而推升CPI的主要原因就是从去年下半年非洲猪瘟传入我国后导致猪肉价格的上涨。我国是全世界最大的猪肉生产和消费国，生猪产业在国民经济发展和人民群众生活中具有重要作用，做好非洲猪瘟病毒的基础研究和非洲猪瘟的防控工作，是我国传染病相关领域科学家的重要责任与义务。2018年8月3日，农业农村部新闻办公室通报我国首例非洲猪瘟疫情，随后病毒很快传播到全国大部分地区，造成超过千亿人民币的经济损失。目前迫切需要研发有效的疫苗和防疫手段，用于控制及预防非洲猪瘟疫情。上科大特聘教授、中国科学院生物物理研究所饶子和院士多年来一直聚焦新发再发重大传染病相关的病毒和细菌方面的研究并取得了多项重要研究成果。他的团队曾于2003年在国际上率先攻克SARS病毒中的关键蛋白结构，为我国成功控制SARS疫情做出了重要贡献。2018年12月，饶子和院士带领其生物物理研究所和上海科技大学联合团队及哈...

卤素钙钛矿由于其优异的性质在光电器件方面展现出极好的应用前景，尤其是钙钛矿太阳能电池效率发展迅速，有望成为新一代高效率低成本太阳能电池。目前的问题之一是器件的稳定性和高转化效率不兼容，比如正式器件结构具有较高的转化效率，但是器件的稳定性相对较差。而反式结构虽然稳定性更好，但是其转化效率较低，尤其是基于无机氧化镍传输层的器件结构，目前最高的第三方测试转换效率只有19.2%，如何同时提高器件的效率和稳定性是一个挑战。在国家重点研发计划支持下，上海科技大学物质学院宁志军教授课题组和合作者利用仲胺分子二甲胺的引入，在基于高稳定性器件结构的高效率钙钛矿太阳能电池研究方面取得了重要进展：基于氧化镍的反式器件结构的第三方测试效率达到了20.8%，并进行了800小时的连续光照运行稳定性测试。这项成果“Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells Incorporating Secondary Amines”最近以封面文章的形式，发表在材料领...

我校信息学院数据与智能中心廖奇峰教授课题组提出了一种新型方差分析贝叶斯算法，该算法可以高效地计算高维参数的反演问题。近日，该成果以“An adaptive reduced basis ANOVA method for high-dimensional Bayesian inverse problems”为题在应用与计算数学顶级期刊《Journal of Computational Physics》上发表。在复杂模型的贝叶斯反演问题中，对后验分布有效的采样一直是应用与计算数学中的难题。模型化简或替代模型方法是处理这些复杂模型的常用方法。但是这些复杂模型常涉及高维参数，而传统的模型化简方法很难处理高维参数问题。廖奇峰课题组利用方差分析对高维参数进行模型展开，并对展开模型构造简化基。同时利用马尔可夫链蒙特卡洛方法迭代构造自适应格式，使得方差分析展开符合后验分布。此新方法构造的自适应方差分析展开格式和分层简化基有效地利用了高维参数在复杂模型中存在的低秩结构，在不引入新误差的前提下，大幅提高了目前贝叶斯反演中的模...

2019年9月28日至10月3日，2019年度IEEE能量转换会议与展会（ECCE）在美国马里兰州巴尔的摩市举行。作为电力电子及机电能量转换领域的顶级国际会议，ECCE会议汇集了全球的专业工程师、研究人员，集中展示并探讨关于电力电子器件、拓扑、建模、控制、智能电网及电机设计控制等能量转换领域的最新研究成果。信息学院智慧能源中心王浩宇、刘宇课题组参加了此次会议，并在会议现场宣讲了论文。王浩宇教授课题组的2017级硕士研究生邓钧运宣讲了会议论文“Hybrid modulated bidirectional resonant dc/dc converter for high-voltage bus-based energy storage systems”。由于结构简单，高压隔离等优良特性，双向DC/DC电路广泛应用于储能系统中。在例如锂电池和超级电容的现代储能元件的应用背景下，储能元件电荷状态由于在使用过程中无法避免的会发生改变，这要求功率变换器能适应宽电压范围下的输入。然而传统的调制策略在宽电压变化范围下会出现无功电流增大，软开...

近日，物质学院季泉江课题组在知名期刊《细胞•化学生物学》（Cell Chemical Biology）发表了题为“A Highly Efficient CRISPR-Cas9-Based Genome Engineering Platform in Acinetobacter baumannii to Understand the H2O2-Sensing Mechanism of OxyR”的研究论文，首次在鲍曼不动杆菌中建立了高效的基因组编辑平台。该平台利用RecAb重组酶/CRISPR-Cas9及APOBEC1胞嘧啶脱氨酶，实现了对多种鲍曼不动杆菌菌株的精确基因删除、插入、点突变及C→T转变，并基于这些编辑方法探究了OxyR的活性氧感应机制及多重耐药菌株XH386对亚胺培南和舒巴坦的耐药机制。近几十年来抗生素广泛使用，多重耐药甚至全耐药的超级细菌不断出现，造成的病人严重感染及死亡病例与日俱增，对人类健康造成重大威胁。鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）是一种危害极大的人类病原菌，在世界卫生组织（WHO）于2017年发布的12种被列为最高优先级的超级细菌名单中位列榜首，强调了耐药...

近日，我校物质学院陈宇林-柳仲楷课题组与合作者在新型拓扑量子材料研究中取得重要进展：在铁磁Kagomé晶格材料Co3Sn2S2中观测到体态中的Weyl点及表面费米弧等特征拓扑电子结构，从而首次实验发现了时间反演对称性破缺的Weyl半金属。该成果目前以 “Magnetic Weyl semimetal phase in a Kagomé crystal”在国际顶尖学术期刊《科学》（Science）上在线发表。作为近年来新型拓扑量子材料中重要的一员，拓扑Weyl半金属蕴含相对论性Weyl准粒子及费米弧表面态等特征电子结构，而这些特征结构能导致一系列重要的物理现象，包括手性反常、三维量子霍尔效应、非局域电磁响应效应等。这些特质使其成为拓扑量子材料基础研究及器件应用的优良平台。为实现Weyl半金属，材料体系需破缺特定的对称性，如空间反演或者时间反演对称性，从而将体态的Dirac费米子分裂成一对手性相反的Weyl费米子。在之前的工作中，陈宇林-柳仲楷课题组研究了空间反演对称性破缺的第一类...

我校物质学院材料与物理生物研究部钟超课题组利用细菌生物被膜淀粉样蛋白的鲁棒性和可基因编程的特征，开发出了新一代的多功能蛋白材料图案化布阵技术。近日，该成果在国际知名学术期刊《Nano Letters》以“Patterned Amyloid Materials Integrating Robustness and Genetically Programmable Functionality”为题在线发表。利用蛋白质分子作为基本构筑材料、通过理性设计和微纳加工制备出的图案化结构或材料，已被证明在生物光子、生物电子、生物传感、生物医学和组织工程等诸多领域有重要应用。然而现有蛋白图案化材料的应用却往往受限于其在恶劣环境下的不耐受性，同时当前图案化蛋白材料的应用尚未充分利用其功能可被基因工程编程的特点。在自然界中，细菌生物被膜能在恶劣环境下实现界面粘附并维系自身必要的生长。以大肠杆菌生物被膜为例，当细菌以生物被膜的形式存在时，细菌的极端环境耐受性要大大增强，而在其中起着至关重要的是一种CsgA纳米纤维（图1...

2019年8月28日，上海科技大学物质科学与技术学院李智课题组在《Nature Communications》杂志在线发表了题为“Catalytic amidation of natural and synthetic polyol esters with sulfonamides”的最新研究成果。该研究针对一系列天然多元醇的羧酸酯在分子结构上的共性，开发了可广泛适用于油脂、糖醇酯、氨基醇酯等化合物的催化取代反应，为可再生生物质的催化转化提供了新的方向。此外，该方法还可简单高效地将聚酯塑料PET降解为二羧酸单体，为PET的化学回收利用提供了新的途径。随着化石能源的日渐枯竭和地球环境的日益恶化，可再生能源和资源的开发和利用是人类存续的必由之道。其中，可产自天然动植物油、废弃烹调油等油脂的生物柴油，因其高性能、低成本、可再生、可与普通柴油直接混用等优势，近年来受到广泛关注。生物柴油的生产，主要是通过油脂（脂肪酸甘油酯）与甲醇在碱催化下的酯交换反应，得到脂肪酸甲酯即生物柴油，以及副产物粗甘油。粗甘油提纯...

近日，上海科技大学免疫化学研究所特聘教授蒋华良院士团队在《Journal of Medicinal Chemistry》发表封面文章“Pushingthe Boundaries of Molecular Representation for Drug Discovery with the Graph Attention Mechanism”，介绍了一种基于注意力机制的图神经网络模型（Attentive FP）。该模型可以用于分子表征，在多个药物发现相关的数据集上的预测表现达到当前最优，并且该模型所学到的内容具有可解释性。可解释性人工智能（Explainable AI）是AI的前沿研究方向之一，聚焦于用系统性和可解释的方式呈现人工智能所学习到的复杂逻辑，让人工智能的预测依据更好地被人类理解。人工智能药物设计研究的重点之一也是如何针对性地开发了更符合化学背景、更易于解读的模型。在Attentive FP中，研究人员使用图神经网络处理含有原子和键的分子图结构，并通过引入原子水平和分子水平的注意力机制，使得到的分子图模型兼具推理能力和可解释性。对模型隐藏层神经元进行...

近日，我校物质学院材料与物理生物学研究部钟超课题组利用基因工程改造的方法开发出生物被膜，用于负载和固定功能纳米材料，并将这种生物被膜／无机纳米杂化材料首次应用在环境和能源催化领域。该研究成果以“Immobilization of Functional Nano-objects in Living Engineered Bacterial Biofilms for Catalytic Applications”为题，在知名期刊《National Science Review》上在线发表（DOI: org/10.1093/nsr/nwz104）。纳米材料的尺寸通常在1纳米到100纳米之间，与传统的块状材料相比，具备更大的比表面积和更多的表面活性位点，因此非常适合设计纳米催化剂。然而，在纳米催化剂的具体使用过程中，由于其尺寸较小，相应也带来了较难回收、容易造成二次污染等问题。普适性的解决方案就是对纳米催化剂进行固定，然而传统的固定方法较为繁琐，并且不具备活体材料的可再生和易于规模化等优点。本研究基于大肠杆菌的生物被膜开发了功能纳米材料的负载方法，引入了活...

近日，知名学术杂志《ACS Nano》在线发表了由上海科技大学物质学院薛加民、郭艳峰以及上海技术物理研究所胡伟达课题组合作完成的研究论文，题为“Nb2SiTe4:A Stable Narrow-Gap Two-Dimensional Material with Ambipolar Transport and Mid-Infrared Response”，报道了他们在新型窄带隙二维材料方面所取得的重要研究进展。窄带隙二维材料具有栅极可调控的载流子类型以及对红外光谱的响应，因此具有很高的研究和应用价值。然而，目前绝大部分已发现的二维材料都具有1 eV以上的较宽带隙，在电学输运中，往往只能实现单一载流子类型和较短波长的响应。少数几种具有窄带隙的二维材料，如黑磷等，在大气环境下很容易和水氧发生反应而分解。因此，获得新型稳定的窄带隙材料是当前研究的一个难点。薛加民、郭艳峰和胡伟达课题组通过合作研究发现，一种三元二维材料Nb2SiTe4（晶格结构如图一中插图所示）具有合适的带隙（~ 0.4 eV）。通过制备少层Nb2SiTe4的场效...

近日，国际计算机视觉会议ICCV2019录用结果公布，信息学院何旭明教授课题组、高盛华教授课题组、虞晶怡教授课题组共有4篇论文被接收。国际计算机视觉大会（International Conference on Computer Vision，ICCV）是计算机视觉领域中最高级别的国际学术会议之一，由IEEE（电气电子工程师学会）举办，每两年在世界范围内召开一次，在业内具有极高的评价。今年，计算机视觉国际顶会ICCV 2019共收到4350篇提交论文，录用1050篇，接收率为24%，其中850篇为poster报告论文，200篇为oral报告论文。信息学院的何旭明教授课题组共有2篇论文被接收。“Pose-aware Multi-level Feature Network for Human Object Interaction Detection”一文提出了一种新颖的人-物体交互检测模型，在多个数据集上该方法展现出大大优于现有最佳方法的性能。在人-物体交互检测任务中，人与物体交互方式的多样性以及交互场景的复杂性，相比于传统的视觉任务存在更多挑战。研究人员提出了一种多...

2019年8月29日，由上海科技大学免疫化学研究所特聘教授饶子和院士率领的科研团队与上海科技大学生命科学与技术学院特聘教授、中科院生物物理研究所胡俊杰研究员课题组合作，在《Nature Communications》上发表题为“Mycobacterial dynamin-like protein IniA mediates membrane fission”的研究论文。他们率先解析了一线抗结核药物——异烟肼诱导蛋白IniA的apo状态以及GTP结合态的三维空间结构，发现其具有类似细菌动力蛋白的折叠方式，并发挥膜分裂的功能，最终揭开了IniA 蛋白参与药物耐受的新机制，对解决结核病耐药性问题具有重要指导意义。结核病是由结核分枝杆菌感染引发的一种致命性传染病。人类与结核病抗争的历史已逾150多年。自从上个世纪中叶链霉素、吡嗪酰胺、异烟肼、乙胺丁醇、利福平等有效药物被发现并用于治疗结核病以来，这个严重威胁人类生命健康的传染病才得以控制。然而全世界目前仍有约1/3的人口被结核杆菌感染，每年新发和死亡人数十分庞大...