上海科技大学物质科学与技术学院孙兆茹课题组长期致力于开发融合物理规律的机器学习力场，推动AI for Science在复杂电解质溶液体系中的创新应用。近期，研究团队运用深度势能分子动力学（Deep Potential Molecular Dynamics，DPMD）方法，在保持第一性原理精度的同时大幅提升模拟效率，实现了不同浓度溶液长达纳秒尺度的动态过程模拟，揭示了镁离子第二水合壳层中离子-水相互作用与氢键网络的动态竞争关系，为理解高浓度电解质溶液的微观行为提供了新的视角。相关成果以“Second Hydration Shell of Mg2+: Competition between Ion-Water Interaction and Hydrogen Bonding Interaction”为题，发表于物理化学领域期刊《物理化学快报》(The Journal of Physical Chemistry Letters)。镁离子在能源存储与生物医药等领域有着重要应用，其独特的水合特性直接影响着离子电池效率和蛋白质稳定性等关键性能。传统观点认为，镁离子的强水合作用仅限于第一水合壳层，但...

近日，上海科技大学免疫化学研究所李俊/清华大学饶子和等团队在《自然-通讯》（Nature Communications）在线发表了题为“Structure and mechanism of a mycobacterial isoniazid efflux pump MsRv1273c/72c with a degenerate nucleotide-binding site”的研究论文，在国际上率先发现并鉴定分枝杆菌异源二体型ABC转运体MsRv1273c/72c是一线抗结核药物异烟肼的外排泵，且参与了病原体对该药物的天然耐受，还揭示了一种由退化型ATP结合位点和不对称构象介导的底物转运新机制。这一研究不仅阐明了一种结核病耐药的关键途径，更重要的是为结核病治疗提供了新的药物靶标，对开发新型抗结核药物和解决全球结核病耐药性问题具有重要科学意义和临床研究价值。结核病是当今世界上严重威胁人类生命健康的重大传染性疾病，由病原体结核分枝杆菌感染引起。当前抗结核治疗手段非常有限，主要依靠异烟肼、利福平、乙胺丁醇、吡嗪酰胺等一线抗结核药物联合用药进行治疗。但结核...

4月28日，上海科技大学物质科学与技术学院李健课题组基于“设计-构建-测试”等合成生物学理念，利用整合酶（integrase）和细菌接合转移（bacterial conjugation）等技术，通过对基因线路的精准调控，在不同大肠杆菌细胞之间实现了胞间信息通讯和逻辑调控，相关成果以“Integrase enables synthetic intercellular logic via bacterial conjugation”为题在线发表于国际学术期刊《细胞系统》（Cell Systems）。 基因线路的设计与调控是合成生物学的核心内容之一，其功能决定了宿主细胞的基因网络调控及外在表型。通过调控基因线路，生物体能够动态响应外部环境的变化。通常，携带基因线路的DNA载体（如质粒）通过细胞分裂等垂直基因转移（vertical gene transfer）方式在母细胞和子细胞间传播，以维持其基因线路的稳定遗传。而水平基因转移（horizontal gene transfer），包括转化（transformation）、转导（transduction）、胞外囊泡（outer membrane vesi...

功能分子中普遍存在非连续的手性单元，然而围绕该类手性单元的构建进展缓慢，缺乏系统的文献总结和展望。近日，上海科技大学物质科学与技术学院高得伟课题组在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上发表综述文章，总结了精准构建复杂分子中“非相邻手性单元”的合成方法，系统梳理了该领域的重要研究进展，旨在为药物研发和材料科学等研究中功能分子的创制提供新的合成思路。分子单元如同精密的“乐高积木”，能够组装成多种多样的新物质。如何精准控制这些“积木”的连接方式，构建具有特定功能的复杂分子，一直是化学家们追求的目标。在构筑手性化合物领域，不对称催化是一种重要的手段，以往的研究主要集中于构建单一或连续手性中心的分子，而生物活性分子和药物分子通常含有非连续的手性单元，构建该类手性单元一直是合成化学领域的一大挑战，其难点在于柔性的过渡态控制以及远程立体化学的精准调控。 图1. a) 含非相邻手性...

超表面凭借对亚波长尺度“超原子”结构几何形态的精细设计，能够在超薄二维平台上实现对电磁波振幅、相位及偏振态的灵活调控，在未来光子系统中展现出巨大的应用潜力。但当前超表面设计仍依赖传统“自下而上”的参数扫描与经验，在面对多自由度控制、超大规模阵列设计以及复杂偏振态调控等高需求场景时，仅凭经验设计效率低下、计算资源消耗巨大，还面临结构参数与电磁响应之间的非唯一映射问题，严重制约了超原子结构参数设计的稳定性和可控性。近年来，人工神经网络的发展为超表面的逆向设计提供了全新范式，使得高像素、复杂结构超表面的快速设计成为可能。因此，采用神经网络的逆向设计方法，对于提升太赫兹超表面的多功能集成能力、突破其偏振控制与效率瓶颈，实现高精度、实时可重构的新型光学器件，具有重要的意义与应用价值。近日，上海科技大学信息科学与技术学院曹文翰课题组提出一种基于双向深度神经网络逆向设计的自旋多路复用太赫兹超表面器件，实...

近日，上海科技大学信息科学与技术学院智慧电气科学中心（CiPES）刘宇课题组提出了一种针对输电线路的单端无需波速故障定位新方法，研究成果以“Travelling Wave Based Velocity-Free Single-Ended Fault Location Method for Transmission Lines”为题发表在电气领域国际期刊IEEE Transactions on Power Delivery。复杂的运行环境使得输电线路在正常运行过程中时常发生故障。在故障发生后，准确的故障定位对保证供电可靠性、减少停电时间有重要意义。行波法是线路故障定位的常见方法之一。然而，负载条件、气象因素以及输电线路类型的差异，都会使输电线路中故障行波的波速存在不确定性，进而影响行波定位精度。针对此，刘宇课题组提出了一种基于故障行波的单端无需波速故障定位方法。首先，针对不同输电系统拓扑和故障位置，对所有可能的行波传播路径进行了全面分析，并将其划分为9种典型情形（如下图所示）；再通过行波到达本端的一系列波头极性与到达时刻，...

冠状化合物（Coronoids）是一类由完全融合的π共轭体系构成的大环化合物，因其独特的化学结构和电子特性而受到广泛的研究关注。为了制备出多自由基冠状化合物，上海科技大学物质科学与技术学院于平课题组、甄家劲课题组与合作者从合成开壳纳米石墨烯的进展中汲取灵感，将三角形锯齿形分子整合到冠状分子框架中，成功制备出具有六个未配对电子的开壳纳米石墨烯结构（图1）。研究成果发表于国际学术期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society, JACS)。 图1 冠状石墨烯的化学结构与合成研究团队利用扫描隧道谱（STS）研究冠状分子的电子结构与自旋性质。如图2所示，冠状石墨烯dI/dV谱在-1240和1880 mV处呈现对应多个占据态H1和未占据态L1的电子态，而-125和860mV的电子态来源于分子的单占据和单未占据分子轨道（SOMO和SUMO）。团队引用平均场（MFH）模型计算得到分子轨道态密度分布，计算结果与对应能量下扫描的dI/dV图高度吻合，进一...

滑移铁电是指通过特殊的原子排列方式，在原本不具有铁电性的体系中构造出铁电极化。这种极化在空间中呈周期性排列（即moiré周期），它所产生的电势场可用来调制其他相邻材料的电子结构，引起许多研究者的关注。关于这种电势场的强度与moiré周期的关系，在近期研究中出现了两种矛盾的结论：一种认为电势场的强度与moiré周期呈指数关系，另一种认为电势场强度维持恒定值。但这些研究均基于扫描电势显微镜技术，本身存在的空间分辨能力局限使其仅能研究30纳米以上的moiré周期，且极易产生测量假象。为解决这一问题，上海科技大学物质科学与技术学院薛加民课题组利用本组发展的接触式扫描隧道显微镜方法，以小于10 nm的空间分辨和约10 meV的能量分辨能力，研究了moiré铁电势场对邻近石墨烯的调控能力，为这一争议提出了新的视角。相关成果以“Moiré potential independent of moiré size down to a few nanometers in sliding ferroelectrics”为题发表于国...

果蝇（Drosophila melanogaster）作为重要模式生物之一，为基因功能研究、发育生物学、疾病模型构建和药物开发提供了不可或缺的研究平台。过去近20年间，依赖PhiC31整合酶的外源基因定点整合技术凭借更高的精确性，逐渐成为全球约3000个果蝇实验室广泛使用的金标准。然而，PhiC31技术的局限性也日益显现，如整合效率低、对基因大片段整合能力有限以及实验操作繁琐等，不仅增加了实验成本和研究周期，还限制了研究效率。在面对全基因组规模化筛选和高通量研究的需求背景下，开发更高效、更便捷的技术成为该领域的关键突破方向。近日，上海科技大学生命科学与技术学院高冠军课题组在《核酸研究》（Nucleic Acids Research, NAR）期刊在线发表了题为“A powerful and highly efficient PAI-mediated transgenesis approach in Drosophila” 的研究论文。研究团队成功开发出一种基于铜绿假单胞菌整合酶（Pseudomonas aeruginosa Integrase, PAI）的新型高效果蝇转基...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院张力烨课题组在生物信息学期刊《生物信息学简报》(Briefings in Bioinformatics)发表了题为“Benchmarking copy number aberrations inference tools using single-cell multi-omics datasets”的研究论文，评估了从基于单细胞测序数据推断拷贝数变异的五种广泛使用的生物信息学工具，填补了该领域的关键空白，为研究人员选择和使用拷贝数变异（Copy number aberration，CNA）推断工具提供了指导。CNA是一种重要的基因组变异类型，在癌症的发生和发展中起着至关重要的作用。肿瘤细胞中CNA的鉴定对早期肿瘤检测、描述肿瘤异质性、了解肿瘤进展和揭示治疗耐药机制具有重要意义。单细胞DNA测序（scDNA-seq）非常适合在单细胞分辨率下鉴定CNA。scDNA-seq虽然能够提供单细胞分辨率的CNA检测能力，但因其技术的局限性——包括测序覆盖度不足与实验成本过高，严重制约了该技术在拷贝数变异研究中的规模化应用。为此，计算生物学专家...

近日，上海科技大学iHuman研究所华甜课题组在国际学术期刊《细胞报告》（Cell Reports）上发表了题为“Structural basis of β-glucopyranosides salicin recognition by a human bitter taste GPCR”的研究论文，首次解析人源苦味受体TAS2R16与天然苦味物质水杨苷（salicin）及G蛋白复合物的高分辨率结构，揭示了其特异性识别β-D-吡喃葡萄糖苷类苦味化合物的分子机制，为苦味感知的基础生物学问题及潜在药物开发提供了重要理论依据。苦味感知是人类抵御有毒物质的重要防御机制，由25种TAS2R家族受体介导，均属于G蛋白偶联受体（GPCR）class T家族。其中，TAS2R16以其对β-D-吡喃葡萄糖苷类化合物（如柳树皮中的水杨苷、杏仁里的苦杏仁苷）的特异性识别而著称。水杨苷是阿司匹林的前体，具有抗炎作用，TAS2R16的异常激活还与口腔炎症和癌症相关。然而，TAS2R16如何精准识别β-D-吡喃葡萄糖苷结构并激活下游信号通路的分子机制一直未被阐明。研究团队通过单颗粒...

4月22日，上海科技大学联合中国科学院上海药物研究所、清华大学、中国科学院武汉病毒研究所和重庆医科大学等多家单位在《自然》（Nature）上共同发表了题为“Substrate recognition and cleavage mechanism of the monkeypox protease, Core protease”的最新研究成果。联合攻关团队首次证实天花病毒、猴痘病毒等正痘病毒属的核心蛋白酶（Core Protease，CorePro）是一个全新的广谱抗病毒药物靶标；解析了猴痘病毒核心蛋白酶的高分辨率三维空间结构，揭示了其识别底物的分子机制；在此基础上，研究团队成功设计了多个具有强效广谱抗病毒活性的小分子抑制剂并阐明其精确作用机制。该系统性研究为广谱抗正痘病毒（如猴痘病毒）药物的开发奠定了重要基础。上海科技大学为第一完成单位。正痘病毒属包含天花病毒、猴痘病毒等重要的人类病毒，它们是一类有包膜的双链DNA病毒。天花病毒引发的天花曾经是人类历史上极具毁灭性的传染病之一，据不完全统计，曾导致数亿人...

过氧化物酶体（peroxisome）是人类细胞的关键代谢细胞器之一，在脂质代谢和维持细胞氧化还原稳态中发挥重要作用。 过氧化物酶体的功能异常与肿瘤、糖尿病及神经退行性疾病的发展密切相关，其稳态在转录层面受到高度调控。在啮齿类动物细胞中，PPAR转录因子家族的激活能诱导过氧物酶体的生成和增殖。PPAR激动剂在临床上被用来治疗血脂异常和预防脑血管疾病。然而，细胞中是否有其他转录因子参与调控过氧化物酶体的功能仍是未解之谜。4月17日，上海科技大学生命科学与技术学院庄敏课题组在《细胞生物学杂志》（Journal of Cell Biology）上在线发表题为“ZBTB17/MIZ1 promotes peroxisome biogenesis by transcriptional regulation of PEX13”的研究论文，首次揭示了转录因子ZBTB17（又名MIZ1）通过调控关键转运蛋白PEX13的表达，调控过氧化物酶体蛋白从细胞质向过氧化物酶体内部的转运及嘌呤代谢，为过氧化物酶体的转录调控机制提供了新视角。 该论文中，...

4月21日，上海科技大学iHuman研究所钟桂生课题组在国际学术期刊《神经元》（Neuron）上发表了题为“Deciphering enhancers of hearing loss genes for efficient and targeted gene therapy of hereditary deafness”的研究成果，提出并验证了一种创新的体内转录增强子重构技术——ARBITER（AAV reporter-based in vivo transcriptional enhancer reconstruction）。这一突破不仅在耳蜗基础科研领域开辟了新路径，还在基因表达调控的底层机制研究和遗传性耳聋精准基因治疗中展现了巨大的潜力。无论对基础科学研究还是临床治疗而言，如何在耳蜗等复杂微环境中实现对疾病相关基因的精确、靶向调控，一直是遗传性耳聋治疗领域面临的巨大挑战。钟桂生团队独创的ARBITER系统，将病毒载体与体内增强子高通量筛选结合，成功找到并优化了Slc26a5等耳聋核心基因的特异性增强子。研究发现，这些保守非编码序列增强子如精密“指挥棒”，能够特异性驱动外毛细胞对重要蛋...