随着冷冻电镜技术在膜蛋白结构研究领域的飞速发展，复杂的多态膜蛋白复合物结构功能研究成为可能。上海科技大学iHuman研究所徐菲团队利用冷冻电镜技术首次解析了心血管疾病重要药物靶点APJ受体（一种A类G蛋白偶联受体）分别以2:1和1:1的化学计量比与下游G蛋白形成活性复合物的三维结构，并揭示了APJ受内源性多肽或小分子激动剂调控的多重机制。 G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）是目前最大的药物靶标超家族，在细胞信号转导中发挥着重要作用。其中，A类G蛋白偶联受体是GPCR超家族中最大的家族，也是目前研究最多的GPCR家族。该研究突破性地揭示了第一个以二聚体形式介导信号传导模式的A类GPCR成员。7月11日，该成果在线发表于国际学术期刊《自然•结构与分子生物学》（Nature Structural & Molecular Biology）。APJ受体与心脏发育、心血管稳态和心脏收缩密切相关，是近年来最引人关注的心血管疾病药物新靶点之一。APJ受体信号通路的激活...

近日，上海科技大学物质学院刘健鹏课题组在转角双层石墨烯摩尔超晶格体系中的关联绝缘态、密度波态和非线性光学响应等方面取得重要进展，相关成果发表于物理学科期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)。图1 (a) 转角双层石墨烯体系摩尔超晶格示意图，(b)及其非相互作用能带二维材料的发展始于石墨烯——这一蜂窝状六角晶格的单层碳原子材料，其单层呈现出半金属的电子性质。当两层石墨烯堆叠在一起，并互相扭转一个“魔角”角度（1.05度附近）时，体系就会出现由转角产生的摩尔条纹的超胞（图1a），与此同时层间耦合效应会导致拓扑非平庸平带的产生（图1b）。强库仑相互作用和非平庸能带拓扑在这个体系中的交互作用，使得魔角双层石墨烯体系呈现出关联绝缘态、轨道磁性和非常规超导性等多种新奇物理效应。国际上近期已有团队在整数填充上观测到零陈数的“无特征”的关联绝缘态，在分数填充上也观测到了“无特征”的密度波态、轨道陈绝缘体态、以及分数量...

近日，上海科技大学物质学院陈宇林/柳仲楷课题组和薛加民课题组联合香港科技大学、中科院物理所等单位的合作团队，首次揭示了转角过渡金属硫族化合物二硒化钨中零动量位置（Γ）带顶附近的莫尔电子结构。该成果发表于国际知名期刊Physical Review X。莫尔条纹（moiré pattern）是一种由多个周期性图样相互叠加形成的干涉花纹, 生活中常见于服装设计、摄影艺术等领域。在凝聚态物理中，将两层二维材料按照一定角度旋转后堆叠同样也会形成莫尔条纹（又称莫尔超晶格，moiré superlattice）。衬衣上的莫尔条纹和晶格中的莫尔条纹（图片来源互联网）莫尔超晶格的大小是原本二维材料晶格大小的数十倍，作为一种新的周期性晶格结构，其产生的晶格势场—莫尔势，会对原有的电子能带结构产生显著调制。莫尔超晶格被视为一种可变的量子模拟器，可用来探索不同的基本哈密顿量对应的新奇性质。例如，在合适的杂化条件下，费米面附近可以形成莫尔平带。从实空间的角度，莫尔...

近日，上海科技大学刘健鹏课题组在摩尔石墨烯超晶格体系的电子结构和磁电耦合效应等方面取得进展，相关成果发表于计算材料领域期刊《npj计算材料学》（npj Computational Materials）。图1：交错转角多层石墨烯示意图。该体系由三组多层石墨烯组成，每一组内由任意堆垛方式的多层石墨烯构成，并在两组之间形成交错的转角。石墨烯是由碳原子构成的、具有六角蜂窝晶格的单层二维材料。当两层石墨烯相对堆垛，并存在一个很小的相对转角时，会在实空间形成一个包含成千上万个碳原子的摩尔超晶胞。由于层间耦合效应，当在“魔角”附近，即两层间转角为1.05°左右时，转角双层石墨烯在动量空间会形成一套拓扑非平庸的摩尔平带。这种拓扑非平庸的摩尔平带会导致诸多新奇的物理现象，如量子反常霍尔效应、关联绝缘态、超导态等。实际上，上述现象不仅仅在转角双层石墨烯中存在。实验表明，当增加堆垛层数、扭转次数时，摩尔石墨烯体系会出现更加丰富的现象，如向列...

上海科技大学物质科学与技术学院任毅课题组开发了一种广泛适用的制备超微孔有机磷聚合物(POPPs)的新策略，揭示了“自加速型”磷-碳键偶联反应对无定型多孔材料的化学结构和微孔结构的影响，加深了对“化学反应动力学-非均相聚合-多孔结构”三者间关系的认识。相关成果近日发表于国际化学领域代表期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）。多孔有机聚合物(POPs)材料在气体吸附分离存储、非均相催化、检测传感等方面有着巨大的应用潜力。虽然过渡金属催化碳-碳偶联反应已被广泛应用于多孔有机聚合物的制备，但并非所有的碳-碳偶联反应都适用于制备较高比表面积和均一孔径分布的多孔有机聚合物。此外，POPs不溶不熔的特点使得认知材料结构-性质-功能间的关系变得极其困难。因此，寻找合适的研究对象、开发新的表征方法将极大地推动新型多孔有机聚合物的设计与开发。图1.  a)碳-碳偶联制备多孔有机聚合物和b)磷-碳偶联策略制备...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院刘冀珑课题组在学术期刊eLife上在线发表研究论文，揭示了磷酸核糖焦磷酸合成酶（PRPS）以六聚体为基本单位聚合形成两种纤维状结构的组装机制（纤维状结构进一步聚合成束形成细胞蛇）。这是首次在体内和体外证实了原核生物中PRPS细胞蛇的存在。同时，这项研究也首次解析了PRPS纤维状结构的高分辨结构，揭示了纤维状结构调节PRPS的变构调控，表明纤维状结构的形成可能为细胞代谢提供更多层次的调控。磷酸核糖焦磷酸盐(PRPP)是细胞多种代谢途径的重要中间体，它被用于嘌呤和嘧啶核苷酸、组氨酸和色氨酸以及辅因子NAD和NADP的生物合成。PRPP合成酶(PRPS)的异常调节与多种人类疾病相关。酶活性的降低可能导致如Arts综合征、非综合征性感音神经性耳聋2型、腓骨肌萎缩症5型和视网膜营养不良等神经系统疾病。活性升高则有可能导致神经感觉缺陷、高尿酸血症或痛风性关节炎。同时，人体中PRPS1或PRPS2的活性和表达异常也在结直肠癌、...

随着全球气候变暖趋势的加剧，极端高温成为制约世界粮食生产安全的最为主要的胁迫因子之一。现如今情况因上海科学家的努力而有了不同——上科大特聘教授、中国科学院分子植物科学卓越创新中心林鸿宣研究团队与上海交通大学林尤舜研究团队合作挖掘了高温抗性基因资源，探究了高温抗性分子机制，培育了抗高温作物品种。该重磅研究成果近日在国际顶尖学术期刊《科学》（Science）上发表。上海科技大学和中科院分子植物科学卓越创新中心联合培养2017级博士研究生张海为本文第一作者，他今年即将携这份惊喜的“毕业礼物”迎来毕业季。温度是一个复杂的物理信号，植物面对环境温度变化时，需要及时有效地将这一物理信号“解码”成生物信号，从而实现对温度胁迫的快速应答。目前鉴定到的植物温度感受器多为调节植物在温暖环境下的形态变化或发育转换过程，关于植物抵抗极端高温的温度感受器还未曾被报道过。一直以来，通过正向遗传学方法定位克隆高温抗性相关复杂数量性...

安全多方计算(MPC)是实现隐私保护的重要技术手段。它是指允许一组相互独立的数据所有方在互不信任且不信任任何公开第三方的条件下，以各自的秘密为输入联合完成某个函数的计算。开发MPC程序需要实现MPC协议, 涉及到诸多密码原理, 为了降低开发MPC程序的负担, 帮助非密码专业人员快速开发和部署MPC应用程序, 出现了许多封装了MPC协议的MPC开发框架。为了提高性能，近年来的MPC开发框架允许开发者利用秘密类型来指定需要保护的变量。然而在实践中，指定秘密变量对非专家来说既困难又十分重要，声明太多秘密变量会降低性能，声明太少秘密变量则可能有泄露隐私的风险。如何帮助非密码专家的开发人员开发既安全又高性能的MPC程序? 如何在不损害隐私保护能力的前提下，尽可能地声明尽量少的秘密变量? 信息学院宋富课题组就这一问题展开了长期深入的研究，并取得了重要成果。现有的秘密类型系统过于保守, 声明秘密变量受到秘密类型系统的约束, 却无视秘密类型系统的警...

开关型功率转换电路是典型的强非线性动态系统，精确求解这些电路的动态响应通常需要借助较复杂的数学模型。在构建生产实际电路前，工程师往往需要借助电子设计自动化（EDA）工具对所设计的电路进行动态仿真，并以此为参考优化输出功率、转换效率等工作指标。因此准确高效便捷的电路仿真工具对电路设计和参数优化至关重要。信息学院智慧电气科学中心（CiPES）梁俊睿课题组围绕开关型功率转换电路的高效仿真和多目标优化等实际工程需求，对该课题组前期首创的扩展阻抗法（EIM）进行了新的改进，使之更具一般性地适用于具有非线性元件的电路的稳态仿真分析。以往针对非线性电路的传统时域或频域仿真算法皆从电路整体角度出发进行数学建模。不同于这些方法，梁俊睿组从元器件的角度出发，通过拓展“阻抗”这一针对交流电路元件动态特性的概念内涵和数学形式，更直观地以“阻抗组合网络”的形式构建非线性电路的数学模型，进而实现更高效省时的频域仿真。通过把“阻...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院刘巍课题组在固态锂金属电池方向取得系列进展，相关工作分别发表于国际期刊Advanced Materials、Cell Reports Physical Science和Materials Today Energy。作为下一代储能体系，全固态锂金属电池有望提供较传统锂电池更好的安全性和更高的能量密度。这其中，氧化物陶瓷电解质具有较高的离子电导率、较宽的电化学窗口和较高的化学稳定性，是一种极有前景的固体电解质体系。然而常规烧结氧化物陶瓷电解质往往需要高温(>1100 °C)和较长时间（>10小时），往往导致杂质产生和无法实现固体电解质和电极间稳定和充分的界面接触。刘巍课题组开发了一种可用于多种陶瓷电解质的微波辅助超快速烧结技术。该技术通过超快烧结过程有效抑制了锂元素的挥发，并能实现电极-电解质一体化结构的超快速共烧结。所制备的全固态锂金属电池由于致密的电极-电解质界面和受抑制的元素互扩散，获得了良好的电化学性能。相对于传统的烧结技术...

近日，上科大生命学院孙博课题组在学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了题为“The convergence of head-on DNA unwinding forks induces helicase oligomerization and activity transition”（DNA解旋叉的对向聚合诱导解旋酶的寡聚及活性转换）的研究论文，报道了一种解旋酶通过蛋白聚集状态的改变来调整活性及功能的新路径。DNA解旋酶是从原核生物到真核生物都高度保守的多功能马达蛋白。这类蛋白参与了DNA复制、修复、重组及端粒维持等几乎所有DNA代谢过程，其功能的缺失可直接导致遗传信息的不稳定及疾病的发生。例如，RecQ家族的Bloom syndrome helicase（BLM）解旋酶在同源重组修复过程中主要通过解旋双链DNA促进同源重组的进行。此外，BLM能够破坏已经形成的RAD51-单链DNA核蛋白丝，发挥抗重组功能，进而避免不良同源重组事件的发生。该蛋白基因突变导致遗传性的染色体断裂和重排，致使布卢姆综合征甚至癌症的发生。然而，多功能解旋酶BLM如...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院陈宇林/柳仲楷组在拓扑半金属材料NbSixTe2研究中取得重要进展，实现了狄拉克费米子速度和维度的可控调节。该成果在线发表于学术期刊npj Quantum Materials。由于量子限域效应，电子被局域在低维度（点、线、面等）运动时会表现出一系列有趣而重要的物理特性，比如在一维量子系统中能够出现自旋电荷分离、手性无耗散输运、Peierls相变等性质，因而相关材料成为基础研究和电子学器件应用的重要研究对象。新型拓扑半金属NbSixTe2提供了研究一维电子特性的理想平台。此前研究揭示了这种材料具有一维金属链(NbTe2)结构（图1a），随着Si元素比例x的变化 ，一维金属链间距可从十几埃米（Å）调节到无穷远。本研究中，课题组利用角分辨光电子能谱技术，系统研究NbSixTe2电子结构的演化。研究发现其中的特征拓扑电子结构一维狄拉克费米子(图1b)与NbTe2一维金属链存在密切联系：Si元素比例x较大时，较大的金属链间距让电子波函数...

近日，上海科技大学物质学院凌盛杰课题组成功制备出具有多级结构的海藻酸钙纤维（AHIF），实现了对其力学、电学性能的灵活可调，有望用以匹配不同的生物应用场景；并进一步开发了一种非接触式电信号识别模型，在结合机器学习后，其能够准确识别可植入AHIF器件状态。该成果发表于期刊Materials Horizons。 图1 湿法纺丝（A）结合机械训练（B）制备海藻酸钙纤维可植入材料与生物组织器官之间力学及电学性能的匹配对于可植入器件研究至关重要，良好的匹配可有效降低免疫反应，有助于发挥生物信号调节作用。本项研究中，研究人员在AHIF湿法纺丝过程中同时采用了离子螯合和机械训练技术。利用该方法制得的AHIF中保留了高取向分子网络结构，具有稳定的分子网络取向与宏观取向的多级微纤结构（图1，2），实现了优异力学性能。图2 AHIF的形貌及结构表征通过实验和计算机模拟，研究人员系统验证了机械训练诱导下AHIF的硬化、强化以及增韧效果及机制，成功实现...

近日，上海科技大学iHuman研究所华甜课题组与程建军课题组及中国科学院分子细胞科学卓越创新中心汪胜课题组合作，在国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上在线发表研究论文，揭示了乙酰胆碱受体M4R的选择性配体调控及信号转导分子机制，对新型抗精神分裂症及阿兹海默症等药物设计具有重要的指导意义。乙酰胆碱是一种基本的兴奋性神经递质，在维持意识清醒和学习记忆中起着重要作用。毒蕈碱型胆碱受体(muscarinic acetylcholine receptor, mAChRs)作为非常重要的一类乙酰胆碱受体，属于G蛋白偶联受体 (G protein-coupled receptor, GPCR)家族。 mAChRs包括五种亚型，M1R至M5R，在调节人体心率和许多中枢神经系统功能中起着重要作用，其中M1R和M4R是治疗多种神经退行性疾病及精神分裂症的理想靶标。但目前针对mAChRs的很多药物都因为对受体选择性差等问题而产生一定的副作用。因此，基于结构的药物设计对开发靶向mAChRs家族的新型选择性配体药物...