上科大VS南科大，超年轻的黑马高校发Science Nature到手软

上科大：上海科技大学是一所由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设，由上海市人民政府主管的全日制普通高等学校；是教育部和上海市共建“国家教育综合改革试验区”的试点高校。上海科技大学于2013年9月30日经教育部批准同意正式建立。2013年至2016年，学校与中国科学院大学联合招收了4届硕博连读研究生。2014年，开始招收本科生。从2017年起，学校可独立招收、培养硕士和博士研究生。2018年，学校获批成为博士、硕士学位授予单位。截至2019年10月底，学校已选聘493位教授（特聘教授282位，常任教授到位211位），其中包括诺贝尔奖获得者5位、中国科学院院士32位、中国工程院院士3位、美国国家科学院院士11位、美国人文与科学院院士8人、英国皇家学会院士3位、国家杰出青年科学基金获得者99位。

南科大：南方科技大学是国家高等教育综合改革试验校、深圳市创办的一所创新型大学，目标是迅速建成国际化高水平研究型大学。2010年12月，教育部同意筹建南方科技大学。2012年4月，教育部同意建立南方科技大学，并赋予学校探索具有中国特色的现代大学制度、探索创新人才培养模式的目标2018年5月，南方科技大学获批博士学位授予单位，成为国内最快获得博士授权单位的高校。泰晤士亚洲大学排名中南方科技大学排在第八位，仅次于清华北大和华东五校， 截至2020年5月，南方科技大学已签约引进教师981人，包括院士45人（签约引进与自主培养全职院士20人），国际会士35人， 教育部特聘专家28人，“国家特支计划”专家11人、“国家自然科学基金杰出青年基金”获得者29人、“国家自然科学基金优秀青年基金”获得者10人。

虽然这两所高校一个6岁，一个8岁，但是科研实力不容小觑，短短的几个月里，在Nature /Science里发文到手软，下面给大家介绍一下具体成果，供大家学习。

NS成果汇总

南科大：

Nature: 植物内源22nt siRNA介导翻译抑制与胁迫适应性

siRNAs对真核细胞的正常发育和免疫至关重要。植物体内可以产生长度为21、22或24个核苷酸(nt)单位的siRNAs。21nt和24nt siRNAs的种类介导信使RNA的裂解和DNA甲基化，但其22nt siRNAs生物学功能仍然未知。在此，南方科技大学郭红卫教授课题组报道了植物中DICER-LIKE 2 (DCL2)蛋白产生的一组内源性22nt siRNAs的鉴定。当细胞质RNA衰变时DCL4是敏感的，由此产生的22nt siRNAs的大量积累会导致多向性生长障碍，包括严重的矮化、分生组织缺陷和色素沉着。值得注意的是，参与氮代谢的硝酸还原酶基因（NIA1和NIA2）产生的22nt siRNA约占总22nt siRNA的一半。22nt siRNAs的产生可以在特定的RNA降解缺失情况下产生并大量扩增，并通过抑制靶标mRNA的翻译。此外，这些22nt siRNAs在环境胁迫下会优先积累，特别是来自NIA1/2的siRNAs，可以抑制翻译，抑制植物生长，增强胁迫反应。因此，相关研究揭示了22nt siRNAs的独特特性，并揭示了它们在植物适应环境胁迫中的重要性。相关研究以“Plant 22-nt siRNAs mediate translational repression and stress adaptation”为题目，发表在Nature上。

文献链接：DOI: 10.1038/s41586-020-2231-y

图1 ein5 dcl4和ski2 dcl4双突变体中产生大量22nt siRNA，并介导翻译抑制

Nature: 高指数晶面、A4纸尺寸单晶铜箔库制造

由于其在晶体外延、催化、热电等领域的潜在应用，制备各种面形指数的大型单晶金属箔一直是材料科学的研究热点。对于金属来说，低指数晶面仅有三种({100}, {110} and {111})，而与此相比，高指数晶面则有无限种，因此具有更加丰富的表面和性能。然而，不管是热力学还是动力学角度金属都更倾向于形成低指数晶面，因此可控制备高指数晶面的单晶金属箔是一个巨大的挑战。在此，韩国蔚山科学技术院的丁峰、南方科技大学的俞大鹏院士以及北京大学的王恩哥院士、刘开辉研究员等人报道了一种制备多种单晶铜箔的晶种生长技术。，以此制备的单晶铜箔大小约30×20平方厘米，晶面达30多种。对多晶铜箔进行温和的预氧化，然后在还原气氛中退火，导致高指数铜切面的生长，几乎覆盖了整个箔，并有可能生长到数米长的长度。在箔片上氧化层的产生意味着表面能量的最小化并不是晶面生长选择的关键决定因素。相反，晶面选择是由最大晶粒的晶面随机决定的(与它的表面能量无关)，这将消耗更小的晶粒并消除晶界。这项生长技术不仅可以制备铜箔，还能制备高指数单晶镍箔，是一种通用的材料制备手段。研究认为这一多晶面金属箔在二维材料制备、选择性催化等方面均有潜在的应用价值。相关研究以“ Seeded growth of large single-crystal copper foils with high-index facets”为题目，发表在 Nature上。

文献链接：DOI: 10.1038/ s41586-020-2298-5

图2 A4纸尺寸的多晶面单晶铜箔

Science: 化学反应中的量子几何相位效应

理解量子干涉对化学反应动力学的研究至关重要。中国科学院大连化学物理研究所、南方科技大学杨学明院士，中国科学院大连化学物理研究所张东辉院士，孙志刚研究员和肖春雷研究员研究团队在氢原子与氢分子的同位素（H+HD→H₂+D）反应过程中，发现了新的量子干涉现象，并揭示了该反应中的量子几何相位效应。研究发现，在后向散射角度上，产物H₂会随碰撞能变化而呈现出有规律的振荡。拓扑学分析表明，这些后向散射的振荡实际上是由两条反应途径的干涉造成的。它们各自的幅度随着碰撞能变化并未显著变化，但它们的相位却随着碰撞能变化，一个呈线性增加，另一个呈线性减少。由于这个原因，它们相互干涉的结果便呈现出了有规律的振荡现象。进一步采用经典轨线理论分析表明，其中一条反应途径对应于通常所熟知的直接反应过程；而另一条反应途径对应于类似于漫游(roaming)机理的反应过程。两条反应途径以相反的方向围绕于H+HD反应势能面上的锥形交叉，干涉图样通过几何相位效应得以发现。更有趣的是，在所研究的碰撞能范围内，通过漫游机理所发生的反应只占全部反应性的0.3%左右。但如此微弱的小部分反应性，却能够清晰地被理论和实验所揭示出来。相关研究以“Quantum interference in H + HD → H₂ + D between direct abstraction and roaming insertion pathways”为题目，发表在Science上。

文献链接：DOI: 10.1126/science.abb1564  

图3 H + HD→H₂ + D反应D原子产物的TOF谱

Science：离子明胶在室温下具有巨大的热电势

从环境中收集能量并转化为电能为物联网传感器提供电能的发展中有重要意义，通过这种供电作用能够使其免于电缆/电池供电，支持了可穿戴设备的发展。热电材料器件中，通过离子作为载流子，通常需要在不同温度中在两个电极之间进行热扩散或还原反应。南方科技大学刘玮书、麻省理工学院陈刚教授等发展了一种基于明胶（gelatin）的器件，通过碱金属盐和铁基还原对配合，产生了一个非常大的热电转化效果。并且该装置通过身体上发热就能够得到足够的能量。制成的器件中最高的热电能达到17.0 mV/K，明胶中的离子传输通过KCl，NaCl，KNO₃进行热扩散作用，并通过[Fe(CN)₆^4-/Fe(CN)₆^3-]提升热电效应。当通过身体热能作为热源的可穿戴器件中就可以达到2 V的热电效应和最高5mW的功率。这种离子型明胶展现出离子能量载体在热电转换中的重要应用前景。相关研究以“Giant thermopower of ionic gelatin near room temperature”为题目，发表在Science上。

文献链接：DOI: 10.1126/science.aaz5045

图4 i-TE材料的巨大热电性质

上科大：

Nature：二维卤化物钙钛矿横向外延异质结

二维卤化物钙钛矿由于其结构和组成的灵活性，使得其具有较高的光致发光量子效率、较长的载流子寿命和扩散长度，以及显著的光电可调谐性。同时这些2D钙钛矿在沿面外方向周期性形成了由有机和无机层构成的量子阱结构，进一步提高了结构和性能的可调谐性，使其在太阳能电池、发光器件、探测器等应用方面具有极大的吸引力，但卤化物钙钛矿的原子级的异质结构外延生长尚未实现，原因在于其固有的离子迁移率，导致相互扩散；同时化学稳定性差，使得在后续制造中容易破坏之前已制备的材料。因此，了解这种不稳定性的产生的根源，并制定有效的方法来抑制离子扩散是非常重要的。在这里，美国普渡大学窦乐添教授和Brett M. Savoie教授联合上海科技大学于奕教授报告了一种有效的策略，通过加入刚性π-共轭有机配体，抑制了二维卤化物钙钛矿的平面内离子溶解。研究展示了高度稳定和可调谐的横向外延异质结构、多异质结构和超晶格。通过低剂量像差校正的高分辨透射电子显微镜展现了近原子级界面的观察和外延生长的机理分析。分子动力学模拟研究了共轭配体存在时，二维钙钛矿异质结构无序性的降低和空位形成能的增大。这些发现为卤化物钙钛矿半导体的稳定提供了见解，并为复杂和分子薄超晶格、器件和集成电路演示了材料平台。相关研究以“Two-dimensional halide perovskite lateral epitaxial heterostructures”为题目，发表在Nature上。

文献链接：DOI: 10.1038/s41586-020-2219-7

图5 共轭配体稳定的二维卤化物钙钛矿横向异质结构

Nature：受行为影响的脑活动调控体液免疫应答

上海科技大学胡霁课题组和清华大学祁海课题组、麦戈文脑科学研究所钟毅课题组合作，小鼠模型通过识别一种特殊的脑脾神经连接，这种神经连接可以自主地增强体液反应，并通过身体行为证明免疫刺激，研究揭示了大脑对适应性免疫的控制，并提出了通过行为干预来增强免疫能力的可能性。，该研究发现了一条从大脑杏仁核和室旁核CRH神经元到脾内的神经通路。这条通路促进疫苗接种引起的抗体免疫应答，并可通过响应躯体行为刺激对免疫应答进行不同调控。这是迄今发现的第一条解剖学明确、由神经信号传递而非内分泌激素介导的、中枢神经对适应性免疫应答进行调控的通路，它的发现为神经免疫学研究拓展出了一个新方向。相关研究以“Brain control of humoral immune responses amenable to behavioural modulation”为题目，发表在Nature上。

文献链接：DOI: 10.1038/s41586-020-2235-7

图6刺激与电生理记录证实脾神经活动响应

Science：阿拉伯糖基转移酶与抗结核药物乙胺丁醇的结构

上海科技大学饶子和院士研究团队等首次成功解析了分枝杆菌关键的阿拉伯糖基转移酶复合体EmbA-EmbB和EmbC-EmbC的“药靶-药物”三维结构，首次揭示了一线抗结核药物乙胺丁醇作用于该靶点的精确分子机制。阿拉伯糖基转移酶EmbA、EmbB和EmbC参与结核分枝杆菌细胞壁的合成，被认为是抗结核药物乙胺丁醇的靶点。利用X射线晶体学技术和冷冻电镜三维重构技术解析了EmbA-EmbB，EmbC-EmbC分别与底物（Ara2，DPA）和药物乙胺丁醇（EMB）复合物的结构。这些结构显示了供体和受体底物如何结合在活性位点，以及乙胺丁醇如何通过与EmbB和EmbC底物结合在同一位点进行抑制。研究工作为理解阿拉伯糖基转移酶的生化功能和抑制作用以及开发新的抗结核药物提供了结构基础。相关研究以“Structures of cell wall arabinosyltransferases with the anti-tuberculosis drug ethambutol”为题目，发表在Science上。

文献链接: 10.1126/science.aba9102

图7 EmbA-EmbB-AcpM₂和EmbC₂-AcpM₂复合物的活性和总体结构

Science：Ca²⁺作为配体结合的辅助因子确定黑素皮质激素受体4结构

上海科技大学Raymond C. Stevens教授和密歇根大学Roger D. Cone教授在肥胖症药物靶点研究上取得重要突破，首次解析人源黑皮质素受体4（Melanocortin-4 Receptor，MC4R）与环形多肽配体SHU9119复合物2.8埃分辨率的晶体结构。MC4R的结构极大地促进了我们对黑皮质素信号机制的理解，有助于针对这一受体设计抗肥胖症药物，对于有肥胖症遗传倾向的人而言这些信息尤其重要。相关研究以“Determination of the Melanocortin-4 Receptor Structure Identifies Ca2+ as a Cofactor for Ligand Binding”为题目，发表在Science上。

文献链接：DOI: 10.1126/science.aaz8995

图8 SHU9119-bound MC4R的结构

另外还有3篇生物医学方面的Nature文章，不再做具体分析。

Structure of M^pro from COVID-19 virus and discovery of its inhibitors：上海科技大学饶子和、杨海涛团队与合作者成功解析新型冠状病毒关键药物靶点——主蛋白酶（Mpro）的高分辨率三维空间结构。(DOI: 10.1038/s41586-020-2223-y)

Structure of the RNA-dependent RNA polymerase from COVID-19 Virus：上海科技大学饶子和院士、娄智勇教授、王权教授等成功解析新型冠状病毒“RdRp（RNA依赖的RNA聚合酶）-nsp7-nsp8复合物”近原子分辨率三维空间结构的研究成果。揭示了该病毒遗传物质转录复制机器核心“引擎”的结构特征，为开发针对新冠肺炎的药物奠定了重要基础。（DOI: 10.1126/science.abb7498）

Structural basis of ligand recognition and self-activation of orphan GPR52：上海科技大学徐菲课题组与上海交通大学雷鸣课题组合作在人体细胞信号转导研究领域获重大突破，成功解析了首个人源孤儿受体（GPR52）三维精细结构。揭示了孤儿受体在无配体、有配体以及与下游信号转导分子G蛋白复合物结合的各功能状态的结构特征。（DOI: 10.1038/s41586-020-2019-0）

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本文由Junas供稿。

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