上科大VS南科大，超年輕的黑馬高校發Science Nature到手軟

上科大：上海科技大學是一所由上海市人民政府與中國科學院共同舉辦、共同建設，由上海市人民政府主管的全日制普通高等學校；是教育部和上海市共建“國家教育綜合改革試驗區”的試點高校。上海科技大學于2013年9月30日經教育部批準同意正式建立。2013年至2016年，學校與中國科學院大學聯合招收了4屆碩博連讀研究生。2014年，開始招收本科生。從2017年起，學校可獨立招收、培養碩士和博士研究生。2018年，學校獲批成為博士、碩士學位授予單位。截至2019年10月底，學校已選聘493位教授（特聘教授282位，常任教授到位211位），其中包括諾貝爾獎獲得者5位、中國科學院院士32位、中國工程院院士3位、美國國家科學院院士11位、美國人文與科學院院士8人、英國皇家學會院士3位、國家杰出青年科學基金獲得者99位。

南科大：南方科技大學是國家高等教育綜合改革試驗校、深圳市創辦的一所創新型大學，目標是迅速建成國際化高水平研究型大學。2010年12月，教育部同意籌建南方科技大學。2012年4月，教育部同意建立南方科技大學，并賦予學校探索具有中國特色的現代大學制度、探索創新人才培養模式的目標2018年5月，南方科技大學獲批博士學位授予單位，成為國內最快獲得博士授權單位的高校。泰晤士亞洲大學排名中南方科技大學排在第八位，僅次于清華北大和華東五校， 截至2020年5月，南方科技大學已簽約引進教師981人，包括院士45人（簽約引進與自主培養全職院士20人），國際會士35人， 教育部特聘專家28人，“國家特支計劃”專家11人、“國家自然科學基金杰出青年基金”獲得者29人、“國家自然科學基金優秀青年基金”獲得者10人。

雖然這兩所高校一個6歲，一個8歲，但是科研實力不容小覷，短短的幾個月里，在Nature /Science里發文到手軟，下面給大家介紹一下具體成果，供大家學習。

NS成果匯總

南科大：

Nature: 植物內源22nt siRNA介導翻譯抑制與脅迫適應性

siRNAs對真核細胞的正常發育和免疫至關重要。植物體內可以產生長度為21、22或24個核苷酸(nt)單位的siRNAs。21nt和24nt?siRNAs的種類介導信使RNA的裂解和DNA甲基化，但其22nt?siRNAs生物學功能仍然未知。在此，南方科技大學郭紅衛教授課題組報道了植物中DICER-LIKE 2 (DCL2)蛋白產生的一組內源性22nt siRNAs的鑒定。當細胞質RNA衰變時DCL4是敏感的，由此產生的22nt siRNAs的大量積累會導致多向性生長障礙，包括嚴重的矮化、分生組織缺陷和色素沉著。值得注意的是，參與氮代謝的硝酸還原酶基因（NIA1和NIA2）產生的22nt siRNA約占總22nt siRNA的一半。22nt?siRNAs的產生可以在特定的RNA降解缺失情況下產生并大量擴增，并通過抑制靶標mRNA的翻譯。此外，這些22nt siRNAs在環境脅迫下會優先積累，特別是來自NIA1/2的siRNAs，可以抑制翻譯，抑制植物生長，增強脅迫反應。因此，相關研究揭示了22nt siRNAs的獨特特性，并揭示了它們在植物適應環境脅迫中的重要性。相關研究以“Plant 22-nt siRNAs mediate translational repression and stress adaptation”為題目，發表在Nature上。

文獻鏈接：DOI: 10.1038/s41586-020-2231-y

圖1?ein5 dcl4和ski2?dcl4雙突變體中產生大量22nt siRNA，并介導翻譯抑制

Nature: 高指數晶面、A4紙尺寸單晶銅箔庫制造

由于其在晶體外延、催化、熱電等領域的潛在應用，制備各種面形指數的大型單晶金屬箔一直是材料科學的研究熱點。對于金屬來說，低指數晶面僅有三種({100}, {110} and {111})，而與此相比，高指數晶面則有無限種，因此具有更加豐富的表面和性能。然而，不管是熱力學還是動力學角度金屬都更傾向于形成低指數晶面，因此可控制備高指數晶面的單晶金屬箔是一個巨大的挑戰。在此，韓國蔚山科學技術院的丁峰、南方科技大學的俞大鵬院士以及北京大學的王恩哥院士、劉開輝研究員等人報道了一種制備多種單晶銅箔的晶種生長技術。，以此制備的單晶銅箔大小約30×20平方厘米，晶面達30多種。對多晶銅箔進行溫和的預氧化，然后在還原氣氛中退火，導致高指數銅切面的生長，幾乎覆蓋了整個箔，并有可能生長到數米長的長度。在箔片上氧化層的產生意味著表面能量的最小化并不是晶面生長選擇的關鍵決定因素。相反，晶面選擇是由最大晶粒的晶面隨機決定的(與它的表面能量無關)，這將消耗更小的晶粒并消除晶界。這項生長技術不僅可以制備銅箔，還能制備高指數單晶鎳箔，是一種通用的材料制備手段。研究認為這一多晶面金屬箔在二維材料制備、選擇性催化等方面均有潛在的應用價值。相關研究以“ Seeded growth of large single-crystal copper foils with high-index facets”為題目，發表在 Nature上。

文獻鏈接：DOI: 10.1038/ s41586-020-2298-5

圖2?A4紙尺寸的多晶面單晶銅箔

Science:?化學反應中的量子幾何相位效應

理解量子干涉對化學反應動力學的研究至關重要。中國科學院大連化學物理研究所、南方科技大學楊學明院士，中國科學院大連化學物理研究所張東輝院士，孫志剛研究員和肖春雷研究員研究團隊在氫原子與氫分子的同位素（H+HD→H₂+D）反應過程中，發現了新的量子干涉現象，并揭示了該反應中的量子幾何相位效應。研究發現，在后向散射角度上，產物H₂會隨碰撞能變化而呈現出有規律的振蕩。拓撲學分析表明，這些后向散射的振蕩實際上是由兩條反應途徑的干涉造成的。它們各自的幅度隨著碰撞能變化并未顯著變化，但它們的相位卻隨著碰撞能變化，一個呈線性增加，另一個呈線性減少。由于這個原因，它們相互干涉的結果便呈現出了有規律的振蕩現象。進一步采用經典軌線理論分析表明，其中一條反應途徑對應于通常所熟知的直接反應過程；而另一條反應途徑對應于類似于漫游(roaming)機理的反應過程。兩條反應途徑以相反的方向圍繞于H+HD反應勢能面上的錐形交叉，干涉圖樣通過幾何相位效應得以發現。更有趣的是，在所研究的碰撞能范圍內，通過漫游機理所發生的反應只占全部反應性的0.3%左右。但如此微弱的小部分反應性，卻能夠清晰地被理論和實驗所揭示出來。相關研究以“Quantum interference in H + HD → H₂?+ D between direct abstraction and roaming insertion pathways”為題目，發表在Science上。

文獻鏈接：DOI: 10.1126/science.abb1564 ?

圖3?H + HD→H₂?+ D反應D原子產物的TOF譜

Science：離子明膠在室溫下具有巨大的熱電勢

從環境中收集能量并轉化為電能為物聯網傳感器提供電能的發展中有重要意義，通過這種供電作用能夠使其免于電纜/電池供電，支持了可穿戴設備的發展。熱電材料器件中，通過離子作為載流子，通常需要在不同溫度中在兩個電極之間進行熱擴散或還原反應。南方科技大學劉瑋書、麻省理工學院陳剛教授等發展了一種基于明膠（gelatin）的器件，通過堿金屬鹽和鐵基還原對配合，產生了一個非常大的熱電轉化效果。并且該裝置通過身體上發熱就能夠得到足夠的能量。制成的器件中最高的熱電能達到17.0 mV/K，明膠中的離子傳輸通過KCl，NaCl，KNO₃進行熱擴散作用，并通過[Fe(CN)₆^4-/Fe(CN)₆^3-]提升熱電效應。當通過身體熱能作為熱源的可穿戴器件中就可以達到2 V的熱電效應和最高5mW的功率。這種離子型明膠展現出離子能量載體在熱電轉換中的重要應用前景。相關研究以“Giant thermopower of ionic gelatin near room temperature”為題目，發表在Science上。

文獻鏈接：DOI: 10.1126/science.aaz5045

圖4?i-TE材料的巨大熱電性質

上科大：

Nature：二維鹵化物鈣鈦礦橫向外延異質結

二維鹵化物鈣鈦礦由于其結構和組成的靈活性，使得其具有較高的光致發光量子效率、較長的載流子壽命和擴散長度，以及顯著的光電可調諧性。同時這些2D鈣鈦礦在沿面外方向周期性形成了由有機和無機層構成的量子阱結構，進一步提高了結構和性能的可調諧性，使其在太陽能電池、發光器件、探測器等應用方面具有極大的吸引力，但鹵化物鈣鈦礦的原子級的異質結構外延生長尚未實現，原因在于其固有的離子遷移率，導致相互擴散；同時化學穩定性差，使得在后續制造中容易破壞之前已制備的材料。因此，了解這種不穩定性的產生的根源，并制定有效的方法來抑制離子擴散是非常重要的。在這里，美國普渡大學竇樂添教授和Brett M. Savoie教授聯合上海科技大學于奕教授報告了一種有效的策略，通過加入剛性π-共軛有機配體，抑制了二維鹵化物鈣鈦礦的平面內離子溶解。研究展示了高度穩定和可調諧的橫向外延異質結構、多異質結構和超晶格。通過低劑量像差校正的高分辨透射電子顯微鏡展現了近原子級界面的觀察和外延生長的機理分析。分子動力學模擬研究了共軛配體存在時，二維鈣鈦礦異質結構無序性的降低和空位形成能的增大。這些發現為鹵化物鈣鈦礦半導體的穩定提供了見解，并為復雜和分子薄超晶格、器件和集成電路演示了材料平臺。相關研究以“Two-dimensional halide perovskite lateral epitaxial heterostructures”為題目，發表在Nature上。

文獻鏈接：DOI:?10.1038/s41586-020-2219-7

圖5?共軛配體穩定的二維鹵化物鈣鈦礦橫向異質結構

Nature：受行為影響的腦活動調控體液免疫應答

上海科技大學胡霽課題組和清華大學祁海課題組、麥戈文腦科學研究所鐘毅課題組合作，小鼠模型通過識別一種特殊的腦脾神經連接，這種神經連接可以自主地增強體液反應，并通過身體行為證明免疫刺激，研究揭示了大腦對適應性免疫的控制，并提出了通過行為干預來增強免疫能力的可能性。，該研究發現了一條從大腦杏仁核和室旁核CRH神經元到脾內的神經通路。這條通路促進疫苗接種引起的抗體免疫應答，并可通過響應軀體行為刺激對免疫應答進行不同調控。這是迄今發現的第一條解剖學明確、由神經信號傳遞而非內分泌激素介導的、中樞神經對適應性免疫應答進行調控的通路，它的發現為神經免疫學研究拓展出了一個新方向。相關研究以“Brain control of humoral immune responses amenable to behavioural modulation”為題目，發表在Nature上。

文獻鏈接：DOI:?10.1038/s41586-020-2235-7

圖6刺激與電生理記錄證實脾神經活動響應

Science：阿拉伯糖基轉移酶與抗結核藥物乙胺丁醇的結構

上海科技大學饒子和院士研究團隊等首次成功解析了分枝桿菌關鍵的阿拉伯糖基轉移酶復合體EmbA-EmbB和EmbC-EmbC的“藥靶-藥物”三維結構，首次揭示了一線抗結核藥物乙胺丁醇作用于該靶點的精確分子機制。阿拉伯糖基轉移酶EmbA、EmbB和EmbC參與結核分枝桿菌細胞壁的合成，被認為是抗結核藥物乙胺丁醇的靶點。利用X射線晶體學技術和冷凍電鏡三維重構技術解析了EmbA-EmbB，EmbC-EmbC分別與底物（Ara2，DPA）和藥物乙胺丁醇（EMB）復合物的結構。這些結構顯示了供體和受體底物如何結合在活性位點，以及乙胺丁醇如何通過與EmbB和EmbC底物結合在同一位點進行抑制。研究工作為理解阿拉伯糖基轉移酶的生化功能和抑制作用以及開發新的抗結核藥物提供了結構基礎。相關研究以“Structures of cell wall arabinosyltransferases with the anti-tuberculosis drug ethambutol”為題目，發表在Science上。

文獻鏈接:?10.1126/science.aba9102

圖7?EmbA-EmbB-AcpM₂和EmbC₂-AcpM₂復合物的活性和總體結構

Science：Ca²⁺作為配體結合的輔助因子確定黑素皮質激素受體4結構

上海科技大學Raymond C. Stevens教授和密歇根大學Roger D. Cone教授在肥胖癥藥物靶點研究上取得重要突破，首次解析人源黑皮質素受體4（Melanocortin-4 Receptor，MC4R）與環形多肽配體SHU9119復合物2.8埃分辨率的晶體結構。MC4R的結構極大地促進了我們對黑皮質素信號機制的理解，有助于針對這一受體設計抗肥胖癥藥物，對于有肥胖癥遺傳傾向的人而言這些信息尤其重要。相關研究以“Determination of the Melanocortin-4 Receptor Structure Identifies Ca2+ as a Cofactor for Ligand Binding”為題目，發表在Science上。

文獻鏈接：DOI: 10.1126/science.aaz8995

圖8?SHU9119-bound MC4R的結構

另外還有3篇生物醫學方面的Nature文章，不再做具體分析。

Structure of?M^pro?from COVID-19 virus and discovery of its inhibitors：上海科技大學饒子和、楊海濤團隊與合作者成功解析新型冠狀病毒關鍵藥物靶點——主蛋白酶（Mpro）的高分辨率三維空間結構。(DOI:?10.1038/s41586-020-2223-y)

Structure of the RNA-dependent RNA polymerase from COVID-19 Virus：上海科技大學饒子和院士、婁智勇教授、王權教授等成功解析新型冠狀病毒“RdRp（RNA依賴的RNA聚合酶）-nsp7-nsp8復合物”近原子分辨率三維空間結構的研究成果。揭示了該病毒遺傳物質轉錄復制機器核心“引擎”的結構特征，為開發針對新冠肺炎的藥物奠定了重要基礎。（DOI:?10.1126/science.abb7498）

Structural basis of ligand recognition and self-activation of orphan GPR52：上海科技大學徐菲課題組與上海交通大學雷鳴課題組合作在人體細胞信號轉導研究領域獲重大突破，成功解析了首個人源孤兒受體（GPR52）三維精細結構。揭示了孤兒受體在無配體、有配體以及與下游信號轉導分子G蛋白復合物結合的各功能狀態的結構特征。（DOI:?10.1038/s41586-020-2019-0）

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本文由Junas供稿。

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