最新2周,他们发表11篇Nature、Science和Cell!【易科学】 易科学前沿

最新2周,他们发表11篇Nature、Science和Cell!【易科学】

近年来,随着国家自然科学基金、国家重点研发计划等科研经费投入的增加,中国基础科学研究取得了非常多的研究成果,在国际顶尖学术期刊上中国科学家发表的高水平学术论文也越来越多。

最近2周时间,国际顶尖学术期刊《自然》(Nature)、《科学》(Science)和《细胞》(Cell)刊登了最新的学术论文,其中中国各大高校和中国科学院为主要单位以及联合发表的研究论文达到11篇。

其中中科院合肥物质科学研究院在Science发表2篇技术评论,中国科学院生物物理所和中科院神经所在Science各发表一篇研究论文,北科大参与发表一篇Science;南京理工大学、清华大学各发表一篇Nature,中科院古脊所参与发表一篇Nature;清华大学和中科院生物物理研究所各发表一篇Cell,复旦大学参与发表一篇Cell。

本次论文主要是集中在生命科学与医学领域,这么多顶尖论文的发表也表明中国生命科学的基础研究正迎来快速发展的时代。一位业内人士表示,“这是一个好现象。中国现在在基础研究方面开始下本钱。日本那么多的诺奖,也是源自他们20多年前的国家布局。”

▲图1.亚历山大•冈察洛夫(左二)和尤金•格列戈良茨(右二)正与量子中心青年研究人员一起讨论高压实验数据

2017年初,轰动科学界的一个标志性事件莫过于美国哈佛大学研究人员在著名学术期刊《科学》上发文声称在高压下发现了金属氢,似乎捧得了高压物理的圣杯。

8月25日,最新一期Science杂志前后登载的中科院合肥研究院固体物理研究所两科研团队领衔的评述文章(Science 357, eaan2286 (2017),Science 357, eaam9736 (2017)),否定了哈佛大学的这一发现。评论指出,在相同的实验条件下,固体所两组科研团队都没有获得氢金属化的证据。

来自固体所极端环境量子物质中心的两位外专千人尤金•格列戈良茨(Eugene Gregoryanz)和亚历山大•冈察洛夫(Alexander Goncharov)领导的团队各自用充足的实验事实和比较研究认为,哈佛大学研究人员文章中的压力标定、金属化证据和所揭示的金属氢特征等均经不起推敲,难以自圆其说。

固体所科研人员利用同样的实验条件和压力标定方法所校准的实际压力只是达哈佛大学科研人员声称压力的一半,并且在此压力下,前人所得出的实验结果都没有发现氢金属相的存在,哈佛大学得到的金属性证据可能来自承载样品的金属垫片。

这两篇发表在《科学》上的论文均来自于固体所量子中心的两个研究团队,相关研究成果不断刷新固体所在高压氢研究方面的记录,也使这个新成立的量子中心一跃成为国际高压氢研究的重镇。

目前该中心已成功搭建起了可以进行高压氢样品装载的充气系统、高压低温和高压高温光谱测量系统、电磁输运性质测量系统、超快光谱在高温高压和低温高压下的测量系统等,为开展“金属氢”的研究提供了坚实的条件保障。

该两项研究得到了中组部外专千人计划、国家外国专家局、国家自然科学基金委员会、中国科学院率先行动计划、中国科学院合肥物质科学研究院项目支持。

南京理工大学重大成果在Nature上发表

8月28日,国际顶尖学术杂志《自然》(Nature,IF:40.14)主刊发表了南京理工大学化工学院陆明教授课题组的研究论文: A series of energetic metal pentazolate hydrates,论文作者:共同第一作者博士研究生许元刚和王乾,申程、林秋汉以及共同通讯作者陆明教授和王鹏程副教授。该论文为我国含能材料研究领域首次在(Nature)发表基础科学论文,标志了我国含能材料基础研究的一些研究方向处于国际前沿;也是南京理工大学作为唯一完成单位首次在(Nature)主刊发表论文,是南京理工大学在含能材料领域取得的重大科研成果。

值得关注的是,南京理工大学同一科研团队今年初刚在Science上发表一篇论文,半年多时间在国际顶尖论文连续发表文章,可见这个团队在国际上的影响力之大。

据介绍,该研究制备了全氮五唑阴离子的钠、锰、铁、钴和镁盐水合物,通过它们的单晶结构,首次系统地揭示了全氮五唑阴离子与金属阳离子的相互配位作用、与水的氢键作用,以及热稳定性规律,为研究全氮五唑阴离子与全氮阳离子组装,形成离子型全氮化合物材料,奠定了有力的科学基础支撑。研究对于推动氮化学和超高能含能材料的发展,提升改善制约我国武器装备整体性能的火炸药能量水平,具有非常重要的科学意义。此外,本论文的研究工作得到国家自然科学基金项目(U1530101,51374131, 11076017)的资助,同时也得到国家其它相关专项研究经费的大力支持。

Cell发表清华大学线粒体呼吸链研究重大成果

8月24日,清华大学生命科学学院杨茂君研究组在《细胞》(Cell)杂志在线发表《人源线粒体呼吸链超超级复合物I2III2IV2的结构》(Architecture of Human Mitochondrial Respiratory Megacomplex I2III2IV2),解析了目前所知的人源呼吸链蛋白质最高级的组织形式——超超级复合物(MCI2III2IV2)的高分辨率三维结构及超级复合物(SCI1III2IV1)的原子分辨率结构。

这是继2016年9月和12月,该研究组分别在《自然》(Nature)和《细胞》期刊发表长文,阐释猪源呼吸链超级复合物I1III2IV1(呼吸体)原子分辨率三维结构之后的又一重大成果。

在此次发表的文章中,杨茂君研究组首次获得了来源于人类细胞的呼吸链蛋白复合物样品,并运用冷冻电镜三维重构的方法首次成功解析了比呼吸体更高聚集形式的呼吸链超超级复合物的三维结构,证明了线粒体呼吸链复合物存在更高级的组成形式,为此前一直处于各种猜想阶段的最高级线粒体呼吸链复合物组织形式的存在提供了直接证据,是该研究领域的一项重大突破。

2017年8月24日,国际权威期刊Cell杂志在线发表了中科院生物物理研究所范祖森课题组在肠道炎症致病机制研究中的重要研究进展,该项创新研究成果的标题为:“Regulatory innate lymphoid cells control innate intestinal inflammation”。

天然淋巴细胞(ILCs)在炎症发生和调节中起着至关重要的作用,然而研究者目前并不清楚其在先天性肠道炎症中扮演怎样的角色。在这项研究中,中科院感染与免疫重点实验室副主任范祖森与生物物理研究所青年研究员王硕鉴定了一组天然淋巴细胞调节细胞(ILCregs),并发现了与天然淋巴细胞截然不同的表达调控基因。

该研究由中科院生物物理研究所主持完成,中科院遗传发育研究所许执恒研究员、暨南大学尹芝南教授和四川大学陈亿博士等也参与了该项目的合作研究。中国科学院生物物理所范祖森研究员和王硕研究员为本文的共同通讯作者。王硕(研究员)和夏朋延(博士后)为本文的共同第一作者,课题组渠源、熊振、叶步青、杜颖等也参与了该课题的研究。项目还得到了中科院生物物理研究所田勇研究员、清华大学董晨教授、美国Duck大学Zhuang Yuan教授的大力帮助。该项目得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、中科院青年创新促进会和博士后基金的资助。

论文链接:

http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30863-2

2017年8月25日,Science期刊发表了中国科学院生物物理研究所常文瑞/李梅研究组、章新政研究组与柳振峰研究组的合作研究成果,题为“Structure and assembly mechanism of plant C2S2M2-type PSII-LHCII supercomplex”。该项工作报道了豌豆光系统II-捕光复合物II超级复合物的高分辨率电镜结构,揭示了植物在弱光条件下进行高效捕光的超分子基础。

该项工作由中国科学院生物物理研究所三个课题组密切合作共同完成(注:三个研究组为共同通讯实验室,排名不分先后)。李梅研究员、章新政研究员和柳振峰研究员为论文的共同通讯作者,苏小东副研究员、马军助理研究员、魏雪鹏博士、曹鹏副研究员为该项工作的共同第一作者。这是该团队继2016年在Nature期刊上报道菠菜C2S2型超级复合物的冷冻电镜结构之后的又一重要突破。

该研究工作得到了中国科学院B类先导专项、中国科学院前沿科学重点研究项目、科技部重点研发计划、科技部973重大科学问题导向项目、自然科学基金和国家“青年千人计划”的共同资助。数据收集和样品分析等工作得到了生物物理所“生物成像中心”、生物物理所蛋白质科学研究平台等有关工作人员的大力支持和帮助。

8月 17日,清华大学医学院、结构生物学高精尖创新中心教授、千人计划入选者布莱恩·克比尔卡 (Brian Kobilka)研究组在《自然》(Nature)期刊在线发表题为《利用 X射线晶体结构揭示 beta2肾上腺素受体胞内别构拮抗剂的工作机理》的文章(Mechanism of intracellular allosteric β2AR antagonist reveled by X-ray crystal structure)。

该研究首次报道了 beta2肾上腺素受体同时结合正构拮抗剂卡拉洛尔(carazolol)与胞内别构拮抗剂 Cmpd-15的复合物结构。该成果对 G蛋白偶联受体别构调节物的研发具有指导意义。

值得关注的是,由于对 G蛋白偶联受体结构和功能研究的杰出贡献,布莱恩·克比尔卡 (Brian Kobilka)教授曾获得 2012年的诺贝尔化学奖。

Science发表中科院神经所关于痒觉传导机制的研究成果

8月18日,《科学》杂志在线发表了中国科学院神经科学研究所、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、神经科学国家重点实验室孙衍刚研究组题为《痒觉的中枢环路》的研究论文。

该研究利用光遗传学、药理遗传学、在体光纤钙成像、脑片电生理等技术手段解析了痒觉信息传递的神经环路机制。该项研究发现痒觉经由脊髓传递到臂旁核,从而诱导抓挠行为。该研究首次揭示了痒觉从脊髓传递到大脑的一条重要环路,从而为深入揭示痒觉信息加工的脑内环路机制及探索慢性痒的治疗方案提供了重要基础。

该项研究工作首次揭示了一条从脊髓向大脑传递痒觉信息的长程神经环路,证明了臂旁核是痒觉信息处理环路中的关键节点,并且进一步阐明了该脑区在慢性痒和过敏性痒中的重要作用。该研究为深入解析痒觉信息在大脑中如何进行加工处理奠定了基础,并为寻找潜在治疗靶点提供了新的方向。

该项工作主要由博士研究生穆迪和邓娟在孙衍刚研究员指导下完成,课题组的其他成员积极参与,并得到了第四军医大学李辉教授的大力协助。本工作得到中国科学院战略性先导科技专项(XDB02010000)、国家自然科学基金(31371122, 31371211, 81322015)、青年千人计划和中科院百人计划的支持和资助。

近日,德克萨斯州西南医学中心的徐剑教授课题组与复旦大学附属中山医院及生物医学研究院(IBS)周峰研究员课题组合作,首次利用了“biotinylated dCAS9”的方法建立了高分辨率,位点特异原位DNA-蛋白质以及其他元件的互作网络 。8月24日,相关研究成果以《通过dcas9原位捕捉染色质相互作用网络》(“In Situ capture of chromatin interactions by biotinylated dCAS9”)为题在国际顶级学术期刊《细胞》(Cell)杂志上发表,徐剑教授和周峰研究员为共同通讯作者。徐剑教授为该文章的Lead Contact。据介绍,此次研究建立的“CAPTURE方法”可以针对感兴趣的基因位点进行全面的挖掘,在原位发现对DNA的转录起到重要调控作用的蛋白质及其他元件,这种3D互作组学手段有助于科研人员今后就调控元件与疾病和发育的关系作进一步深入研究。

论文链接:

http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30891-7

近日,一项通过引入大量的可移动位错,同时提高钢铁材料强度和延展性的研究问世。此项研究成果于2017年08月24日在美国著名期刊《Science》发表,文章题目为《D&P钢中高位错密度引起高延性》。论文通讯作者为香港大学黄明欣和北京科技大学罗海文。

该超级钢的发明是京港台三地科学家精诚合作的典型成功范例。该研究通讯作者之一、北科大冶金与生态工程学院罗海文教授团队利用多年来在钢铁材料领域的加工经验,从2010年起就在国家973基础研究项目中开始了第三代汽车用钢中锰钢的研发工作,并于同年在金属材料权威期刊《Acta Materialia》刊发了关于中锰钢的研究论文; 2014年又获得国家自然科学基金委钢铁联合基金重点项目的支持,持续对中锰钢进入深入系统的研究,在该领域积累了丰富的经验和知识。

这些积累极大地帮助了这一全新的成分体系的设计及其加工工艺,成功地在钢材中引入了大量的可移动位错,并通过北京科技大学冶金工程研究院的中试轧机,成功制备出了这一超级钢。该研究通讯作者之一、香港大学机械工程系的黄明欣博士团队,则一直致力于超高强度的金属材料的新机理研究,在此次研究中,前瞻性地提出通过提高位错密度可以同时实现提高强度和延展性的创新机理。台湾大学的颜鸿威团队则通过材料的先进表征技术证实了该机理的正确性。

8月30日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员徐光辉与来自英国和美国多家研究机构的研究人员组成的科研团队,在英国《自然》(Nature)杂志在线发表了新疆三叠纪斯堪尼亚鱼目阜康鱼的最新研究成果。

该科研团队运用高分辨率计算机断层扫描技术揭示出阜康鱼头骨内部的一些解剖学特征与多鳍鱼类似,并将化石鱼类的形态学数据与现生辐鳍鱼类的形态学数据及12个核基因的DNA序列数据一起融入分支分析之中,得出了一个新的反映辐鳍鱼类系统演化的进化树。根据新的进化树,研究人员对辐鳍鱼类的冠群的起源时间重新进行了分子钟估算,认为辐鳍鱼类冠群的起源时间比过去估计的要晚两千万至四千万年。

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