上海科技大学连续发表4篇CNS，在材料学及生命科学取得重大进展
2019年，上海科技大学学术排名61名（点击阅读），表现出色；另外，上海科技大学获得45项国家自然科学基金的资助，资助强度达到了2919万（点击阅读）。截至2019年11月30日，上海科技大学在Cell，Nature 及Science 共发表了4项研究成果，iNature系统的介绍这些研究成果：
【1】表面功能化在工业界和生活中都具有十分重要的意义，它既能保护材料免受外界侵蚀，也能诱导材料产生新的物理化学性能。传统的表面功能化方法门类众多，有物理方法，例如涂附、喷涂、浸渍等；也有化学方法，例如电镀、热处理、化学处理等，这些方法已被广泛应用于各个领域。然而，使用较长长度尺度上的构件来精确地制造图案化表面是一个关键的挑战。2019年11月29日，上海科技大学邱惠斌及上海交通大学Ian Manners共同通讯在Science在线发表题为“Tailored multifunctional micellar brushes via crystallization-driven growth from a surface”的研究论文，该研究 道了一种在材料表面活性生长嵌段共聚物胶束刷的方法，胶束刷的密度，长度和冠状化学可以精确调节。 这一工作提供了一种通用的、自下而上的构筑软物质纳米刷的表面功能化策略，有望在催化、抑菌、分离、能源、传感等诸多领域展现出更为广阔的应用潜力。最后，西班牙奥维耶多大学Alejandro Presa Soto在Science发表题为“Surface nanopatterning with polymer brushes”的点评文章，系统总结了该研究成果，同时指出该工作应用潜力无限。
【2】作为一类重要的费米子，Weyl费米子最早是由德国物理学家Hermann Weyl于1929年提出的，用以描述高能物理中遵循外尔方程的一种无质量费米子。在此后的探索中，人们一度认为这种漂亮的费米子纯粹是一个物理概念，在自然界中并不存在。Weyl半金属是结晶固体，具有新兴的相对论性Weyl费米子，并在电子结构中具有特征性的表面费米弧。 具有逆转时间对称性的Weyl半金属到目前还没有被发现。2019年9月20日，上海科技大学陈宇林团队在Science 在线发表题为"Magnetic Weyl semimetal phase in a Kagomé crystal"的研究论文，该研究使用角度分辨光发射光谱，发现铁磁晶体Co3Sn2S2的电子结构，并发现了其特征表面费米弧和整个Weyl点的线性体带色散。这些结果将Co3Sn2S2确立为磁性Weyl半金属，可以用作实现诸如手性磁效应，异常大的异常霍尔效应和量子异常霍尔效应等现象的平台。
【3】尽管为发现根除结核病（TB）的高效治疗方法付出了大量努力，但它仍然是全球人类健康的主要威胁。出于这个原因，针对新目标的新型结核病药物非常令人垂涎。MmpLs（分枝杆菌膜蛋白大）在运输脂质，聚合物和免疫调节剂以及挤出治疗药物中起着至关重要的作用，是最近出现的最重要的治疗药物靶标。上海科技大学李俊，杨海涛及饶子和发表题为“Crystal Structures of Membrane Transporter MmpL3, an Anti-TB Drug Target”的研究论文，该论文 道了单独的分枝杆菌MmpL3和与四种TB候选药物复合的晶体结构，包括SQ109（在2b-3期临床试验中）。MmpL3由周质孔结构域和12螺旋跨膜结构域组成。位于该区域中心的两个Asp-Tyr对似乎是质子易位的关键促进因子。SQ109，AU1235，ICA38和利莫那班在跨膜区内结合并破坏这些Asp-Tyr对。该结构数据将极大地推动MmpL3抑制剂作为新的TB药物的开发。
【4】大麻素受体CB2主要在免疫系统中表达，选择性调节CB2而不具有CB1的精神活性对炎症、纤维和神经退行性疾病有治疗作用。2019年1月11号，上海科技大学iHuman研究所刘志杰研究团队等人在Cell在线发表了题为Crystal Structure of the Human Cannabinoid Receptor CB2的研究论文。研究 道了人源CB2与拮抗剂AM 10257的复合物的晶体结构，分辨率为2.8?。该研究为深入了解CB2的激活机制提供了重要的线索，有助于合理的药物设计，以精确调节内卡那宾系统。
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表面功能化在工业界和生活中都具有十分重要的意义，它既能保护材料免受外界侵蚀，也能诱导材料产生新的物理化学性能。传统的表面功能化方法门类众多，有物理方法，例如涂附、喷涂、浸渍等；也有化学方法，例如电镀、热处理、化学处理等，这些方法已被广泛应用于各个领域。表面引发的聚合物刷（其中一个聚合物链末端共价连接到固体基质上）已经成为一种强大且用途广泛的表面功能化方法。用于产生聚合物刷的共价聚合的活性特征允许在分子水平上定制表面化学。然而，使用较长长度尺度上的构件来精确地制造图案化表面是一个关键的挑战。
该研究描述了一种用于表面功能化的平台，该平台涉及在可固定的，表面受限的微晶种子的末端通过可结晶的嵌段共聚物的晶种，生长在硅片上制造圆柱形胶束刷。 胶束刷的密度，长度和冠状化学可以精确调节，并且用纳米粒子进行的生长后装饰可以应用于催化和抗菌表面。
胶束刷也可以在二维超薄材料上生长，例如氧化石墨烯纳米片，然后进一步组装成膜，以分离水包油型乳剂和金纳米颗粒。这一工作提供了一种通用的、自下而上的构筑软物质纳米刷的表面功能化策略，有望在催化、抑菌、分离、能源、传感等诸多领域展现出更为广阔的应用潜力。
参考消息：
https://science.sciencemag.org/content/366/6469/1095
https://science.sciencemag.org/content/366/6469/1078
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在过去的十年中，凝聚态物理学取得了令人兴奋的进步：相对论现象可以在易于获得的材料中进行模拟，拓扑原理可以用于发现具有奇异物理性质的材料。
作为一类重要的费米子，Weyl费米子最早是由德国物理学家Hermann Weyl于1929年提出的，用以描述高能物理中遵循外尔方程的一种无质量费米子。在此后的探索中，人们一度认为这种漂亮的费米子纯粹是一个物理概念，在自然界中并不存在。Weyl半金属是结晶固体，具有新兴的相对论性Weyl费米子，并在电子结构中具有特征性的表面费米弧。 具有逆转时间对称性的Weyl半金属到目前还没有被发现。
Weyl半金属（WSM），它们以块状和表面费米弧（SFA）态存在新兴的Weyl费米子，它们连接相反手性的Weyl点。这会引起不寻常的物理现象，甚至会激发理论上的进步。在固体中，WSM可以存在于破坏时间反转对称性（TRS），反演对称性（IS）或同时破坏两者的晶体。与破坏IS的WSM相比，破坏TRS的WSM为磁场，电子相关性和拓扑顺序之间的相互作用提供了一个场所，这可以产生丰富的外来量子态，从量子异常霍尔（QAH）效应到轴绝缘子。
Liu等人使用角度分辨光发射光谱，发现铁磁晶体Co3Sn2S2的电子结构，并发现了其特征表面费米弧和整个Weyl点的线性体带色散。 这些结果将Co3Sn2S2确立为磁性Weyl半金属，可以用作实现诸如手性磁效应，异常大的异常霍尔效应和量子异常霍尔效应等现象的平台。
另外，普林斯顿大学Ilya Belopolski等人及以色列魏茨曼科学研究所Noam Morali等人等到了类似的研究结果，这3项研究在铁磁性Co3Sn2S2/Co2MnGa高质量晶体中清晰地观察到了体态外尔节点/节线和表面态费米弧，首次在铁磁性半金属中观测到了Weyl费米子。这一理论发现具有非常重要的意义。不仅是因为人们有可能在固体材料中找到那个梦寐以求的神秘粒子，更因为在固体材料中这种费米子将具有零质量、高迁移率、受能带的拓扑稳定性保护等基本特征，在未来量子计算、量子信息传递方面尤其表现出强大优势。
参考消息：
https://science.sciencemag.org/content/365/6459/1282
https://science.sciencemag.org/content/365/6459/1278
https://science.sciencemag.org/content/365/6459/1286
https://science.sciencemag.org/content/365/6459/1248
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分枝杆菌在人类中引起许多严重疾病，包括结核病（TB），麻风病，布鲁里溃疡等。仅在2017年，估计有1000万新发结核病例和130万人死亡，使其成为传染病导致人类死亡的主要原因。此外，多重耐药，广泛耐药和完全耐药结核病的出现使该疾病异常难以治疗。因此，迫切需要开发靶向TB和上述其他疾病的新治疗药物。
分枝杆菌基因组编码一组膜蛋白，其被鉴定为MmpL（分枝杆菌膜蛋白），其属于抗性，结瘤和分裂（RND）蛋白超家族。RND家族的转运蛋白在细菌，古细菌和真核生物中无处不在。它们的活动是由质子动力（PMF）驱动的。在革兰氏阴性细菌中，RND转运蛋白（和MmpL蛋白）包括外排泵以主动挤出许多抗生素，因此在耐药性中起重要作用。结核分枝杆菌（结核分枝杆菌，Mtb）基因组编码13种MmpL蛋白。已 道MmpL3,4,5,7,8,10和11参与分枝杆菌复合细胞包膜的生物合成。MmpL5和MmpL7可以主动外排抗结核药物，包括最近批准的药物bedaquiline。
MmpL3是唯一被认为对细菌细胞（包括Mtb）的复制和活力必不可少的MmpL。实际上，MmpL3表达的下调阻止细胞分裂并导致细胞快速死亡。MmpL3的序列在分枝杆菌和棒状杆菌中高度保守，其参与分枝菌酸的运输。分枝菌酸是外膜的关键组分，对分枝杆菌生长至关重要，使双层极其疏水，不渗透外源性化合物，包括许多抗生素。因此，MmpL3转运蛋白的失活抑制了分枝杆菌中霉菌酸的合成途径的关键步骤。因此，它是发现抗结核药物的优秀目标。
几种化合物，包括二胺，吲哚甲酰胺，二苯基吡咯例如，金刚烷基脲和螺环已被开发为MmpL3抑制剂。最值得注意的是，二胺SQ109作为抗结核药物在2b-3期临床研究中显示出前景。它对所有形式的Mtb具有极好的活性，包括耐药的临床菌株。SQ109的体外细菌突变率非常低，这表明对该化合物的抗性的发展可能是缓慢的。迄今为止，整个MmpL家族的结构信息有限。对于MmpL组分确定的唯一结构是针对PC亚结构域（D2），来自MmpL11的胞外域的88残基周质片段，这突出了这一点。因此，任何完整的MmpL的结构数据仍然难以捉摸。
为了解决这一缺陷，研究人员已经确定了单独的耻垢分枝杆菌（M.smegmatis）MmpL3和与四种候选药物复合的X射线晶体结构。来自该生物体的MmpL3是Mtb对应物的优秀模型。该数据将极大地促进MmpL3抑制剂作为抗结核治疗药物的开发。
原文链接：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30036-4
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大麻素受体CB1和CB2是植物内源大麻素D9-THC的主要靶标。CB1在全身广泛表达，广泛分布于中枢神经系统，CB2主要在免疫系统中表达，在较小程度上在中枢神经系统中表达。CB2正在成为免疫调节、治疗炎症和神经病理疼痛、神经炎症和神经退行性疾病的有吸引力的治疗靶点。最近的研究表明，CB2拮抗剂可以改善肾纤维化，也可以延缓肿瘤的进展，表明其作为治疗纤维疾病和癌症的化合物的潜力。
图文概要
然而，CB2具有高度同源性，与CB1有44%的同源性。许多大麻碱能化合物与CB1和CB2相互作用，因此很难描述调节这两种受体所需的单个信号贡献。在本 告中，我们用合理设计的CB2拮抗剂测定了CB2在配合物中的晶体结构。将拮抗剂结合的cb2与我们先前解决的cb1结构进行比较分析，可以阐明配体选择性或功能的决定因素，并将为治疗应用中对内卡那宾系统的精确调控提供新的见解。
在此，研究人员 道了人CB2在合理设计的拮抗剂AM 10257的配合物中的晶体结构，分辨率为2.8?。CB2-AM 10257结构与CB1具有明显不同的结合位点。然而，与拮抗剂结合的CB2的胞外部分与激动剂CB1具有高度的构象相似性，从而发现AM 10257的CB2拮抗作用与CB1激动剂的相反功能。通过诱变和分子对接的进一步结构分析，揭示了它们对CB2和CB1的功能和选择性的分子基础。另外，对我们设计的拮抗剂和激动剂对的分析为深入了解CB2的激活机制提供了重要的线索。目前的研究结果应有助于合理的药物设计，以精确调节内卡那宾系统。
原文链接：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)31625-8
