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北大和清華，在中國(guó)大學(xué)的地位，無(wú)疑是獨(dú)一檔的存在。在國(guó)際上的排名，也是逐年攀升，這得益于近年來(lái)國(guó)家加大對(duì)科研經(jīng)費(fèi)的投入。這不，2021年11月17日，北京大學(xué)在這一天發(fā)了兩篇Nature，涉及領(lǐng)域包括物理和生物醫(yī)藥，話(huà)不多說(shuō)，干貨奉上。

1. 凝聚態(tài)物理

異質(zhì)界面平動(dòng)對(duì)稱(chēng)性的破壞，導(dǎo)致了界面局域聲子模式的出現(xiàn)。這些模式，在器件的熱和電輸運(yùn)特性中起著至關(guān)重要的作用，尤其是在界面可能主導(dǎo)整個(gè)器件響應(yīng)的微型器件中。雖然相關(guān)的理論工作，早在幾十年前就開(kāi)始了，但由于在實(shí)現(xiàn)探測(cè)局域模態(tài)所需的空間、動(dòng)量和光譜分辨率方面的挑戰(zhàn)，實(shí)驗(yàn)研究完全缺乏。

在此，來(lái)自北京大學(xué)的高鵬等研究者，利用四維電子能譜技術(shù)，直接測(cè)量了一個(gè)外延立方氮化硼/金剛石異質(zhì)界面的局域振動(dòng)譜和界面聲子色散關(guān)系。相關(guān)論文以題為“Measuring phonon dispersion at an interface”于2021年11月10日發(fā)表在Nature上。

在此，研究者使用最近發(fā)展的四維EELS (4D EELS)技術(shù)，探測(cè)了立方BN (cBN)/金剛石異質(zhì)界面上的界面聲子模式，并小心地平衡了空間和動(dòng)量分辨率。除了體聲子模外，研究者還觀察到了局域在界面上的模和與界面隔離的模。這些特征，只出現(xiàn)在界面周?chē)蠹s一納米的范圍內(nèi)。據(jù)研究者預(yù)測(cè)，這里觀察到的局域模在很大程度上影響著界面熱導(dǎo)和電子遷移率。

該發(fā)現(xiàn)為異質(zhì)界面點(diǎn)陣動(dòng)力學(xué)提供了見(jiàn)解，所演示的實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)該在熱管理、電子工程和拓?fù)渎曌訉W(xué)中有所應(yīng)用。

圖1. 實(shí)驗(yàn)裝置和界面結(jié)構(gòu)

圖2. 原子尺度上的界面聲子測(cè)量

圖3. 界面聲子色散測(cè)量

作者簡(jiǎn)介

?高鵬，北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心研究員，助理教授。2010年獲得中國(guó)科學(xué)院物理研究所凝聚態(tài)物理學(xué)博士。2010年開(kāi)始在美國(guó)密歇根大學(xué)、美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、日本東京大學(xué)從事博士后研究，并于2015年加入北京大學(xué)。曾入選2014“日本振興學(xué)會(huì)外國(guó)人特別研究員”（JSPS fellowship），并獲得2017年中國(guó)電子科技十大進(jìn)展，2018年中國(guó)新銳科技人物，2019年中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)青年科技獎(jiǎng)等。

現(xiàn)主要從事原子尺寸界面物理和電子顯微學(xué)研究。作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，國(guó)家自然基金項(xiàng)目等。共發(fā)表論文200余篇，其中Science/Nature及子刊、PNAS、PRL、Adv. Mater.、JACS、Nano Lett. 70多篇，論文被引用8000余次。多個(gè)工作被NSF News、 IEEE Spectrum、 BBC News、 ScienceDaily、Yahoo News、Phys.org、R&D Magazine、Physics News、NSC Science 360、Nanotechweb、Labspaces.net、Compound Semiconductor、Semiconductor Today和AIP Scilight等國(guó)內(nèi)外媒體作為研究亮點(diǎn)進(jìn)行報(bào)道。

2. 生物醫(yī)藥

在從硬骨魚(yú)進(jìn)化而來(lái)的動(dòng)物分支中，一組質(zhì)量相關(guān)的G-蛋白-偶聯(lián)受體(MRGPRs)進(jìn)化而來(lái)，在瘙癢和過(guò)敏信號(hào)中發(fā)揮積極作用。MRGPRX2作為一種MRGPR，已知能感知基本分泌因子(促進(jìn)分泌的制劑)，并參與瘙癢信號(hào)和引起假過(guò)敏反應(yīng)。MRGPRX2已成為藥物開(kāi)發(fā)的目標(biāo)，用于預(yù)防某些藥物引起的副作用或治療過(guò)敏性疾病。

在此，來(lái)自北京大學(xué)的高寧&山東大學(xué)和北京大學(xué)的孫金鵬等研究者，報(bào)道了一組MRGPRX2-G_i1三聚體與多聚化合物48/80或與炎癥肽復(fù)合物的低溫電子顯微鏡結(jié)構(gòu)。相關(guān)論文以題為“Structure, function and pharmacology of human itch receptor complexes”于2021年11月17日發(fā)表在Nature上。

在此，研究者利用低溫電子顯微鏡(Cryo-EM)結(jié)構(gòu)，對(duì)一組MRGPRX2-G_i1三聚體與多聚化合物48/80或與炎癥肽復(fù)合物結(jié)構(gòu)的解析。MRGPRX2-G_i1復(fù)合物的結(jié)構(gòu)顯示出淺的、溶劑暴露的配體結(jié)合口袋。與此同時(shí)，研究者確定了MRGPRX2的主要共同結(jié)構(gòu)特征，并描述了肽性過(guò)敏原的共識(shí)基序。在配體結(jié)合口袋下面，跨膜結(jié)構(gòu)域6 (TM6)上不尋常的扭結(jié)形成和一般的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)從Trp^6.48替換到Gly^6.48，表明了一個(gè)不同的激活過(guò)程。研究者對(duì)MRGPRX2和G_i三聚體的界面進(jìn)行了表征，并在MRGPRX2的配體和G蛋白界面上繪制了與關(guān)鍵單核苷酸多態(tài)性相關(guān)的殘基。

總體來(lái)說(shuō)，研究者的結(jié)果為MRGPRX2感知陽(yáng)離子過(guò)敏原提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，可能有助于合理設(shè)計(jì)治療方案，以防止不必要的假過(guò)敏反應(yīng)。

北京大學(xué)，一天兩篇Nature！

圖1. MRGPRX2-G_i復(fù)合物和C48/80結(jié)合袋的Cryo-EM結(jié)構(gòu)

北京大學(xué)，一天兩篇Nature！

圖2. 被MRGPRX2識(shí)別的共識(shí)肽基序

圖3. MRGPRX2的激活機(jī)制

圖4. MRGPRX2與G_i的耦合

作者簡(jiǎn)介

高寧，2001-2006，博士，生物醫(yī)學(xué)系，紐約州立大學(xué)奧爾巴尼分校 1996-2000，學(xué)士，生命科學(xué)學(xué)院，北京大學(xué) 工作經(jīng)歷: 2017/4-至今，教授，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 2017/4-至今，研究員，北京大學(xué)-清華大學(xué)聯(lián)合生命中心 2008/11-2017/3，特別副研究員、助理教授、副教授（with tenure），教授，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 2006-2008，博士后，紐約州Wadsworth Center，霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所，哥倫比亞大學(xué)生化和分子生物物理系。

高寧實(shí)驗(yàn)室主要致力于闡明細(xì)胞內(nèi)大型蛋白-核酸復(fù)合物形成的分子機(jī)器的精細(xì)結(jié)構(gòu)及工作分子機(jī)制，近年來(lái)的科研工作著重于核糖體的生物生成（ribosome biogenesis）、蛋白質(zhì)生物合成的調(diào)控、DNA復(fù)制起始調(diào)控等重要基礎(chǔ)生物學(xué)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)室主要采用冷凍電鏡三維重構(gòu)的方法分析大型復(fù)合物的高分辨結(jié)構(gòu)，輔助遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、生化分子生物學(xué)手段回答大分子機(jī)器在功能執(zhí)行過(guò)程中的機(jī)制性問(wèn)題。同時(shí)，針對(duì)結(jié)構(gòu)課題中的技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)室還致力于冷凍電鏡方法學(xué)的研究，包括樣品制備技術(shù)和算法的改進(jìn)等。

孫金鵬，研究員，國(guó)家杰出青年基金獲得者（藥理學(xué)）。

曾跟隨G蛋白偶聯(lián)受體領(lǐng)域奠基人Robert J Lefkowitz (2012年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng))從事信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和藥物發(fā)現(xiàn)的研究。在Nature Medicine, Nature Chemical Biology, Nature Communications，PNAS，Biol Psychiatry，Cell Research等國(guó)際權(quán)威雜志發(fā)表70余篇文章，總影響因子527，文章總引用次數(shù)2000余次；近五年多次主持和參加國(guó)家杰出青年基金、科技部重點(diǎn)基礎(chǔ)研發(fā)及國(guó)家“973”計(jì)劃等項(xiàng)目課題十余項(xiàng)，獲得2015年山東省高等學(xué)校優(yōu)秀科研成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。目前擔(dān)任中國(guó)脂與脂蛋白委員會(huì)委員；中國(guó)病理生理學(xué)會(huì)受體專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員；中國(guó)藥理學(xué)會(huì)腎臟專(zhuān)業(yè)委員會(huì)常務(wù)委員；中國(guó)干細(xì)胞生理專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員，中國(guó)生化與分子藥理學(xué)會(huì)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員，中國(guó)聽(tīng)覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)障礙專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員等。擔(dān)任教育部科技獎(jiǎng)勵(lì)評(píng)委；博士后基金評(píng)委；國(guó)家自然科學(xué)基金一審評(píng)委，國(guó)家自然基金委二審評(píng)委。

主要研究方向：靶向GPCR偏向性信號(hào)途徑的藥理學(xué)研究

領(lǐng)域：發(fā)展了Arrestin所介導(dǎo)的GPCR偏向性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的藥理學(xué)理論，并開(kāi)發(fā)了系列偏向性干預(yù)策略。（1）創(chuàng)新性地提出了GPCR磷酸化編碼的“笛子模型”，和多聚脯氨酸碼頭分選及別構(gòu)建調(diào)控理論,并可應(yīng)用新模式發(fā)展磷酸酶抑制劑，從而有效地操控受體的磷酸化編碼的新理念，為GPCR的偏向性藥物開(kāi)發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)；（2）揭示了GPCR在頂膜區(qū)域信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)對(duì)重吸收的調(diào)控作用；（3）闡明了GPCR下游G蛋白或Arrestin偏向性信號(hào)途徑對(duì)胰島功能及糖代謝的調(diào)控作用，為進(jìn)一步靶向GPCR偏向性信號(hào)途徑的藥物設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)；（4）建立了靶向GPCR偏向性信號(hào)途徑的Aptamer和小分子抑制劑的開(kāi)發(fā)方法，獲得了一系列GPCR的偏向性配體以及GPCR下游磷酸酶的特異性抑制劑。

文獻(xiàn)信息

Qi, R., Shi, R., Li, Y.?et al.?Measuring phonon dispersion at an interface.?Nature?(2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03971-9

Yang, F., Guo, L., Li, Y.?et al.?Structure, function and pharmacology of human itch receptor complexes.?Nature?(2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04077-y

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03971-9

https://www.nature.com/articles/s41586-021-04077-y

https://faculty.pku.edu.cn/gaopeng/zh_CN/yjfx/13535/content/1811.htm#yjfx

http://www.bio.pku.edu.cn/homes/Index/news_cont_jl/16/596.html

http://shengli.bjmu.edu.cn/test1/210718.htm

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/18/52c26a60a4/

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