近日，上海科技大学大科学中心、物质科学与技术学院江怀东课题组与北京工业大学高学云课题组合作，将X射线相干衍射成像技术与层析成像技术相结合，对多肽矿化金团簇探针处理的金黄色葡萄球菌进行了纳米尺度的原位三维可视化成像，揭示了微生物菌体与其特异性抑制药物间的相互作用，为探寻药物作用机制提供了新工具和新思路。相关成果以封面文章发表于Analytical Chemistry。金黄色葡萄球菌是一种广泛存在的革兰氏阳性细菌，被视为皮肤和软组织感染的主要原因，广谱抗生素虽对多种细菌感染有效，但其广泛使用会导致细菌耐药性增加。功能性金属纳米簇不仅可以特异性检测金黄色葡萄球菌，还表现出抗菌活性，作为一种不产生耐药性的“绿色”灭菌方法而备受青睐。但目前缺少完整微生物菌体细胞的三维空间结构定量分析方法，为金属纳米簇的抗菌抑制机制提供直观证据。图1. 金团簇探针处理的金黄色葡萄球菌三维相干衍射成像实验示意图 联合团队对金团簇...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院刘健鹏课题组和孙兆茹课题组合作，在转角双层石墨烯摩尔超晶格体系中的摩尔声子和奇异电荷序等方面取得重要进展，相关成果发表于国际知名期刊Nano Letters。二维材料的发展始于石墨烯，当两层石墨烯堆叠并扭转形成一定角度时，体系就会出现摩尔条纹的超胞（图1）。当转角为“魔角” (1.05°)时，层间耦合效应会导致拓扑非平庸平带的产生。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、和非常规超导性等诸多新奇物理效应。尽管该体系的电子性质已被广泛研究，其声子性质和电声耦合效应的研究却鲜有报道。声子和电声耦合效应对魔角双层石墨烯中的超导性质、有限温度的输运性质以及电荷序的产生都至关重要，理解这些效应十分关键。图1. (a) 石墨烯的晶格结构， (b) 转角双层石墨烯的摩尔超晶格。 魔角双层石墨烯中的每个摩尔超晶胞都包含一万个以上...

近日，上海科技大学免疫化学研究所特聘教授杨光、副研究员许红涛和合作者采用“底物活化”策略，以二芳基碘盐为Ar+源，成功地开发了首个DNA兼容的O-芳基化反应。研究成果发表在国际学术期刊Advanced Science。图1. 基于二芳基碘盐化学的on-DNA芳基化自1992年Richard Lerner教授和Synder Brenner教授提出DNA编码化合物库（DEL）概念以来，该技术已经在药物发现领域展现出巨大的价值，有效地连接了有机合成化学和基础生物学。DEL库具有库容量大、化学空间广的显著特点。DEL筛选可在传统化学生物学实验室便捷进行，无需价格昂贵的高通量筛选设施，使得生物医药初创公司和学术机构实验室都可以利用该技术进行创新药物发现研究。图2.  A) DNA编码化合物库的构建和筛选；B) 含有二芳基醚的代表性药物和天然产物；C) on-DNA二芳基醚和N-芳基硝酮的合成。一个优良的DEL库应该包含多种类药性骨架，覆盖广泛的化学空间，以充分发挥其在药物先导化合物发现...

10月2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《国际分子科学杂志》( International Journal of Molecular Sciences）发表题为“Super-Resolution Imaging Reveals Dynamic Reticular Cytoophidia”（超高分辨揭示动态网状细胞蛇）的研究论文，报道了细胞蛇这一新型无膜细胞器的独特生物物理特征。生命学院2019级本科生方逸凡为论文第一作者。核苷酸CTP是组成RNA的四种基本核苷酸之一。从头合成CTP的限速步骤是由CTP合酶（CTPS）催化的。2010年，刘冀珑教授在牛津大学首先发现CTPS在果蝇细胞中形成蛇形结构，并将之命名“细胞蛇”。过去十余年研究发现，细胞蛇广泛存在于人类细胞、斑马鱼、植物、酵母、细菌和古菌等生物，在进化上高度保守，参与代谢调控并与多种癌症因子相关。最近几年，细胞蛇的微小组成单位、在体外纯化的CTPS纤维（CTPS filament）的近原子分辨率被一一解析。但科学界对纳米尺度的CTPS纤维如何组织和构建成微...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院刘一凡课题组开发出选择渗透性可调控的微区室化反应器，有望为合成生物学系统在真实环境中的落地应用提供可能性和便利性。研究成果发表于学术期刊Advanced Science。生物区室化是自然长期进化的结果。数十亿年前，地球上的磷脂分子在特定的物理、化学条件下形成区室化的空间，构成了“原始细胞”。这些“原始细胞”经过长期进化，形成现在高度复杂、以细胞为基本单元的生命体系。较于开放的生化反应环境，区室化的细胞具有更低的熵、更高的效率和更稳定的机械结构。但细胞并不是完全与外界隔绝，它们通过主动或被动的跨膜运输与外界环境进行物质交换，与周围细胞进行信号传递。研究人员一直致力于人工构建类细胞的区室化系统，用来研究自然进化、进行高通量独立的生化反应等。目前被广泛运用的油包水微液滴系统的一个主要问题是溶液和生物分子无法交换，两者近乎完全隔离，无法用于构建依赖物质交换的体外系统，这严重限制...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院陈刚课题组在二维层状钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展，研究成果发表于国际期刊Nano Letters。钙钛矿太阳能电池近年来发展迅速，然而其较差的环境稳定性制约了产业化应用。在钙钛矿晶体中引入有机长链阳离子、形成二维层状钙钛矿可有效提高其环境稳定性。由于结构引起光学和电学性能的各向异性，精确调控二维层状钙钛矿中晶体取向对其光电应用至关重要。陈刚团队原位观察了氯添加剂调控二维层状钙钛矿的晶体取向的过程和机理，并控制了丁铵基二维层状钙钛矿膜的晶体取向。采用同步辐射原位掠入射X射线衍射技术，通过跟踪成膜过程中的结晶动力学和化学转化途径，同时结合光谱学分析了中间相的转变过程，揭示了氯添加剂的取向调制机制。研究发现了两种新的与氯相关的中间体，它们是诱导二维层状钙钛矿薄膜定向生长的模板。图1: 应用同步辐射掠入射X射线衍射技术对不同氯离子添加剂含量的二维层状钙钛矿薄膜的结构进行系统...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院李剑峰课题组在国际学术期刊Nano Letters发表研究论文，报道了一种基于辅助聚合物（Helper-Polymer）聚(β-氨基酯) (Poly(beta-amino esters), PBAEs) 的五元纳米粒（Five-element nanoparticles, FNP）递送平台。该平台不仅可以实现mRNA肺靶向高效递送，而且冻干后可在4℃环境下长期稳定储存至少6个月。肺部相关疾病，包括病毒感染、肿瘤和遗传性疾病等，对人类生命健康构成了巨大的威胁，然而传统疗法通常因为缺乏可成药的治疗靶点等限制性因素无法治愈这些疾病。随着各类关键性技术的发展，mRNA药物不仅能直接从转录水平上实现对疾病的治疗，而且仅需修改mRNA序列即可快速开发新药，为肺部疾病的治愈提供了全新的思路。脂质纳米颗粒（LNP）是迄今为止最成功的核酸药物递送平台之一，它不仅可以促进细胞对mRNA的摄取，同时还能防止其在生物体循环时降解。然而，当前LNP-mRNA药物制剂的低稳定性影响了相关药物的发展，如M...

近期，上海科技大学物质科学与技术学院任毅课题组在磷氮类多环芳香烃领域取得进展。相关成果在国际化学领域代表期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上在线发表。有机共轭分子在光催化、有毒有害物质检测、有机光电器件等领域具有广泛的应用价值。近年来研究发现杂原子的引入（如硼、氮、氧、磷、硫、硅等）可有效调控有机共轭分子的化学结构和物理性质。在众多杂原子中，磷原子具有独特的几何结构和多样化学修饰。因此，磷原子的掺杂和修饰已经成为调节有机共轭结构的一种有效手段。相比于传统苯基多环芳香体系，非苯基多环芳香体系具有独特电子结构和物理性质。但是，含磷芳香体系（图1, A和B）较低的化学稳定性和高效合成路线的缺乏使得相关报道少之又少，将磷氮类芳香结构（图1, B）引入稳定的多环芳香体系的有效办法更是罕见。图1. (A)磷芳香体系、(B)磷氮芳香体系、(C)磷氮多环芳香体系 任毅组开发了一类高效温和、适用...

近日，上海科技大学管吉松课题组与中国科学技术大学周熠课题组合作在学术期刊《机器智能研究》（Machine Intelligence Research）上发表研究成果，提出了一种新型的类脑去噪内源生成模型(Denoised Internal Models, DIM)。该研究创新性地借鉴大脑皮层记忆处理原理解决了复杂噪音条件下的手写数字识别问题。近年来，飞速发展的深度学习(Deep Learning)技术在图像分类、语音识别和自然语言处理等领域达到了接近人类水平的表现。然而，深度神经网络(DNN)模型仍然容易受到对抗性攻击——例如，添加了人类无法识别的扰动后，底层网络模型的预测可能完全改变。神奇的是，人脑对此却具有非常高的鲁棒性。人脑视觉系统中的信息处理通路涉及两个大脑区域：丘脑和初级视觉皮层，来自视网膜的视觉信号经过丘脑的外侧神经节核(LGN)的传递之后到达初级视觉皮层。近年研究发现，初级视觉皮层的第2/3层包含可以提取记忆的印迹细胞，它们在特定的场景下会被激活。...

10月4日，国际知名学术期刊《细胞》（Cell）在线发表了上海科技大学免疫化学研究所特聘教授、清华大学教授、中科院院士饶子和，上海科技大学免疫化学研究所副研究员高岩与清华大学教授娄智勇等团队合作的研究成果，报道了在新冠病毒中发现的一种生物界中全新的RNA加帽途径，以及核苷类抗病毒药物抑制该过程的分子机制，并提出全新的“induce-and-lock”的药物设计策略。这是该团队在病毒转录复制机制的研究中，继2020年、2021年在Science、Cell期刊上连续发表5项相关成果后的又一重要的系统性工作。“帽”（Cap）结构是细胞中广泛存在的一种RNA修饰。多个酶分子通过一系列复杂的催化过程，在RNA 5’端前加入一个G核苷，形成“帽核心”结构（cap core，GpppN），再由甲基转移酶对第一、第二、第三个核苷的不同位置进行甲基化，最终形成Cap0、Cap1、Cap2结构（图1）。在高等生物细胞中，Cap1是最主要的帽结构形式。帽结构在细胞生命活动中发挥着关键功能。例如在...

多层二维材料的莫尔超晶格结构能展现出丰富且可调节的奇特物理特性。在被称为“魔角”的特定转动角度堆叠形成的双层石墨烯，具有超导、强关联、铁磁、拓扑等单层石墨烯中不存在的重要物性。近期研究表明，“魔角”堆叠的三层石墨烯除了具有与双层石墨烯类似的超导相图，还展现出超越泡利极限的临界磁场和“重入”（re-entrant）超导性等一系列更加新奇的物性。研究魔角三层石墨烯的新奇电子态不仅具有重要物理意义，也能为研究高温超导机理及具有潜力的低功耗、高速量子材料器件应用提供重要材料平台。魔角石墨烯体系开辟了凝聚态物理的新领域，同时也给相关实验技术带来了极大挑战。魔角石墨烯器件一般通过机械剥离法制备，仅具有微米量级的尺寸，并要求精确控制各层石墨烯的相对位置和转角，需要先进科研平台的全方位支撑。在上海科技大学与上海同步辐射光源的通力合作下，上海科技大学物质科学与技术学院拓扑物理实验室陈宇林-柳仲楷团队历时六年，潜心研制...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院李夏军课题组在国际学术期刊iScience发表研究成果论文，报道了胚胎干细胞中DNA甲基化表观遗传修饰维持模式。DNA甲基化是直接发生在遗传物质DNA上最常见也是最重要的表观遗传修饰。它普遍存在于生物界，在基因转录、逆转录病毒重复序列沉默、印记基因单等位基因表达、染色体结构和包括癌症等人类疾病中都有重要的功能。高等动物主要有3个DNA甲基化转移酶（DNMT1, DNMT3A, DNMT3B）。DNA在复制过程中需要维持原有的DNA甲基化表观遗传修饰，保证细胞扩增时遗传性状不会改变。但DNA甲基化的维持模式还不清楚，尤其对印记基因调控区(ICR)的DNA甲基化维持缺乏了解。得益于团队此前建立的用基因编辑技术快速获得缺失突变体胚胎干细胞克隆的方法，研究团队获得了缺失3个DNA甲基化转移酶的突变体胚胎干细胞(ES)克隆，然后采用亚硫酸限制性内切酶联合分析(COBRA)和全基因组甲基化分析(WGBS)，发现了胚胎干细胞中DNA甲基化维持模式。...

规模不断增长是区块链的重要特点。这一特点使交易验证、区块验证、初始同步等操作带来的资源消耗不断攀升，严重制约着整个系统的可扩展性。为确认交易的有效性，当前大多数区块链系统要求验证节点维持一个规模可观的验证状态。例如，以太坊所需验证状态大小已超过 130GB，并随着每天数以十万计增长的账户数量持续膨胀。验证状态规模大、持续膨胀等问题带来众多消极影响，例如新节点加入系统的过程缓慢，交易验证过程所需的状态读写耗时长，甚至导致拒绝服务攻击。 向量承诺是一种重要的密码学原语，允许证明者对区块链系统的状态向量计算一个密码学承诺并按需打开（证明）向量中某些元素的值，允许验证者使用承诺和证明进行快速公开验证，从而在存储资源和其他计算资源之间提供有益权衡，增强系统的可扩展性，有效消除状态膨胀问题带来的影响。向量承诺的简洁性、可聚合性、易更新性、可维护性，与以其为基础的无状态区块链系统的总体通信成本、计算...

9月16日，上海科技大学刘志杰和华甜联合研究团队在《科学》 (Science)期刊发表研究长文，在马钱子碱激活人源苦味受体TAS2R46的结构基础研究中取得重大原创性突破，在国际上首次揭开了苦味受体的“神秘面纱”。我国自古就有民以食为天的说法，烹饪饮食文化是人类文明史的重要组成部分，而味觉系统正是支撑饮食文化发展的重要自然基础。味觉是由存在于味蕾中的味觉受体介导产生的，人的味觉由酸、甜、苦、咸和鲜这五种基本味感组成。其中，苦味、甜味和鲜味受体属于G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR），而酸味和咸味的感知是通过人体中的另一类膜蛋白——离子通道受体完成的。各种味觉信号分子结合特定受体后启动胞内信号转导，从而激活味觉细胞使其分泌ATP。ATP作为一种神经递质激活感觉神经纤维，经由特定的神经通路传递至不同脑区，从而产生不同的味觉感受。由于大多数有毒物质具有苦味，因此苦味受体具有规避有害食物，防止中毒的重要作用。苦...