科研進(jìn)展＊

大連化物所F+HD（v=1）→HF+D反應(yīng)共振態(tài)研究取得突破

中科院大連化學(xué)物理所肖春雷、楊學(xué)明等人通過自主研發(fā)窄線寬的OPO激光，在利用Stark-induced adiabatic Raman Passage（SARP）技術(shù)高效制備振動態(tài)激發(fā)分子方面取得重大進(jìn)展,對HD分子從（v=0,j=0）到（v=1,j=0）的激發(fā)取得了高于91%的效率。但是由于該技術(shù)需要高度聚焦的激光束，限制了總激發(fā)效率，致使該技術(shù)無法在交叉分子束實(shí)驗(yàn)中得到應(yīng)用。通過不斷嘗試，他們掌握了利用受激Raman激發(fā)在分子束中高效制備振動激發(fā)態(tài)氫分子的技術(shù)，使得在交叉分子束中研究HD（v=1）散射動力學(xué)成為可能。利用該實(shí)驗(yàn)技術(shù)，他們對F+HD（v=1）反應(yīng)進(jìn)行研究。F+H2/HD是經(jīng)典的放熱三原子反應(yīng)，2006年，楊學(xué)明、張東輝等人在F+H2反應(yīng)中觀察到反應(yīng)共振態(tài)（Science 311,1440,2006）。2010年，他們又在F+HD反應(yīng)中觀察到分波共振態(tài)（Science 327,15012010），這些共振態(tài)都是在產(chǎn)物HF（v’=3）的絕熱振動曲線上形成的。對于F+HD（v=1）反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在后向散射信號隨碰撞能的變化曲線上存在振動現(xiàn)象。為解釋實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，張東輝等人進(jìn)一步提高了他們在2008年所擬合的F+H2體系勢能面的精度。在新的勢能面上，理論與實(shí)驗(yàn)取得了高度吻合。理論研究證實(shí)實(shí)驗(yàn)所觀察到的振動現(xiàn)象是由束縛在產(chǎn)物HF（v’=4）絕熱振動曲線上的兩個(gè)共振態(tài)所引起的。更有意義的是，研究發(fā)現(xiàn)，HF（v’=4）絕熱振動曲線在反應(yīng)物端與HD（v=1）態(tài)相關(guān)聯(lián)，因而它們只能通過HD的振動激發(fā)來探測，而不能通過平動能的增加而進(jìn)入。這項(xiàng)工作表明，對于化學(xué)反應(yīng)，分子振動激發(fā)不僅提供能量，也能開啟新的反應(yīng)通道，觀察到在基態(tài)反應(yīng)中所無法觀察到的共振現(xiàn)象，對提高化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)機(jī)理的認(rèn)識有著非常重要的意義。相關(guān)研究成果發(fā)表在Science上。

南京地質(zhì)古生物所早石炭世腕足動物古地理研究取得新進(jìn)展

中科院南京地質(zhì)古生物所沈樹忠研究員等整合早石炭世杜內(nèi)期（Tournaisian）、維憲期（Visean）和謝爾普霍夫期（Serpukhovian）全球1156個(gè)產(chǎn)地的腕足動物化石記錄，通過定量和定性分析，分別建立了早石炭世三個(gè)時(shí)期全球腕足動物古生物地理區(qū)系的格局，并分析了其演變過程。研究揭示出早石炭世全球腕足動物地理分布和生物區(qū)系與晚泥盆世相比具有明顯的轉(zhuǎn)折和變化。早石炭世早期全球腕足動物的分區(qū)性不明顯，歐洲、亞洲和北美洲，以及澳大利亞和西伯利亞等地的腕足動物群都具有很高的相似性。然而，從維憲期開始，北美腕足動物群與歐亞地區(qū)腕足動物群的聯(lián)系逐漸減少。到早石炭世晚期，已經(jīng)可以明顯地區(qū)分出西伯利亞、古特提斯洋（或歐亞）和北美3個(gè)腕足動物地理大區(qū)。研究人員進(jìn)一步分析指出，從泥盆紀(jì)到早石炭世全球腕足動物地理區(qū)系的變化，與歐美大陸和岡瓦納大陸的逐漸靠攏、拼合過程以及海西造山帶的隆起緊密相關(guān)。隨著海西造山帶的形成和隆升，位于歐美大陸和岡瓦納大陸之間的海水通道（Rheic Ocean）逐漸縮小并消失，并進(jìn)一步導(dǎo)致了環(huán)赤道暖流的消失和轉(zhuǎn)向。二者產(chǎn)生的地理隔離成為北美和歐亞地區(qū)淺海腕足動物群隔離和新的生物地理區(qū)系形成的最主要因素。此外，早石炭世的全球海平面變化、全球氣候變冷以及岡瓦納冰川發(fā)育等也在一定程度上影響了腕足動物的遷移和擴(kuò)散，并進(jìn)一步影響了它們的地理分布以及地理區(qū)系變化。相關(guān)研究成果發(fā)表在Gondwana Res.上。

古脊椎所發(fā)現(xiàn)馴化過程中貓與人共生關(guān)系的最早證據(jù)

中科院古脊椎動物與古人類所胡耀武等研究組，對出土于陜西華縣泉護(hù)村遺址3個(gè)灰坑的多例貓骨，基于多種研究方法，在國際上首次提供了人類和貓類共生關(guān)系的最早證據(jù)，為揭示貓的馴化機(jī)制進(jìn)而探討貓的馴化過程奠定了基礎(chǔ)。貓骨的骨骼測量數(shù)據(jù)顯示，其尺寸小于歐洲野貓而與歐洲家貓相近。AMS－14C測年表明，貓至少生活于5300年以前，遠(yuǎn)早于之前人們認(rèn)為的中國家貓的出現(xiàn)時(shí)間。尤為值得一提的是，該遺址人、貓、鼠的C、N穩(wěn)定同位素分析，清晰顯示出它們都攝取了一定量的C4類食物，這與當(dāng)時(shí)廣泛種植的粟類作物（粟和黍）的貢獻(xiàn)密切相關(guān)。一只攝取較低肉食而更多粟類食物的貓，很可能主要在人類生活垃圾中覓食抑或受到先民的長期飼喂。顯然，仰韶文化時(shí)期發(fā)達(dá)的粟作農(nóng)業(yè)和人類定居地，吸引了大量的嚙齒類動物，也引誘了貓來此覓食。當(dāng)人們意識到貓能捕鼠從而能夠減少鼠類對人類農(nóng)業(yè)的危害時(shí)，人類與貓之間的共生或互助關(guān)系（commensal or mutualistic relationship），也就由此形成。此外，泉護(hù)村貓的發(fā)現(xiàn)，還為深入了解5000多年前東西方的文化交流以及中國野貓本土馴化的可能性提供了新的研究線索。相關(guān)研究成果發(fā)表在PNAS上。

動物所單倍體干細(xì)胞研究取得新成果

中科院動物所周琪研究組成功地建立了大鼠的單倍體胚胎干細(xì)胞系，并證明大鼠單倍體胚胎干細(xì)胞在長期培養(yǎng)過程中仍可維持單倍性和多能性。進(jìn)一步研究證明，針對大鼠單倍體胚胎干細(xì)胞進(jìn)行大規(guī)模隨機(jī)突變，可以快速地建立涵蓋整個(gè)基因組的基因突變細(xì)胞庫，從而為大規(guī)模基因篩選提供了基礎(chǔ)。利用基因定點(diǎn)修飾技術(shù)CRISPR-Cas系統(tǒng)，可快速高效地在單倍體干細(xì)胞上進(jìn)行精確定位的基因修飾或敲除，并且處理后的細(xì)胞仍能維持單倍體和多能性狀態(tài)。尤為重要的是，該工作證明了大鼠單倍體胚胎干細(xì)胞同樣具有替代精子與卵母細(xì)胞“受精”并產(chǎn)生健康大鼠的能力。通過種系嵌合和替代精子進(jìn)行卵胞質(zhì)注射兩種途徑，該團(tuán)隊(duì)都成功獲得了健康的攜帶基因修飾的大鼠，從而證明大鼠孤雄單倍體胚胎干細(xì)胞可以將基因修飾快速地遺傳給后代，為研究基因功能提供了便利。相關(guān)研究成果發(fā)表在Cell Stem Cell上。

中國科大抗腫瘤納米藥物遞送研究取得新進(jìn)展

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)王均研究組提出利用腫瘤組織酸性微環(huán)境和腫瘤細(xì)胞內(nèi)微環(huán)境調(diào)控納米藥物載體性能，發(fā)展藥物遞送系統(tǒng)，克服體內(nèi)多重給藥障礙，實(shí)現(xiàn)了抗腫瘤療效的顯著提高。他們通過組裝技術(shù)，制備了針對腫瘤組織微酸環(huán)境和腫瘤細(xì)胞內(nèi)還原環(huán)境雙重響應(yīng)的聚離子復(fù)合物納米藥物載體?NP/Pt@PPC-DA。通過體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究證明，該納米給藥系統(tǒng)由于其聚乙二醇修飾以及尺度等特性，顯著延長了體內(nèi)循環(huán)時(shí)間（i），并增強(qiáng)在腫瘤組織的富集（ii）；更為重要的是，在腫瘤組織微酸性環(huán)境下，PPC-DA發(fā)生電荷反轉(zhuǎn)，釋放出?NP/Pt，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的攝?。╥ii），并在細(xì)胞內(nèi)還原環(huán)境下快速釋放藥物（iv），該設(shè)計(jì)策略在體內(nèi)將順鉑耐藥腫瘤細(xì)胞中的鉑類藥物攝取提高30倍以上，并在順鉑耐藥的非小細(xì)胞肺癌荷瘤小鼠腫瘤模型中，有效抑制了腫瘤的生長。該項(xiàng)研究對于推動下一代納米藥物載體的設(shè)計(jì)具有重要的科學(xué)意義和價(jià)值，也為克服化療藥物耐藥性藥物遞送系統(tǒng)研究開辟了新途徑。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Adv.Mater.上。

遺傳與發(fā)育所出生后腦發(fā)育機(jī)制研究獲進(jìn)展

中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)所李曉江研究組最近發(fā)現(xiàn)，亨廷頓疾病蛋白的結(jié)合蛋白HAP1與出生后神經(jīng)細(xì)胞分化成熟密切相關(guān)。HAP1主要表達(dá)在神經(jīng)細(xì)胞中。利用基因敲除小鼠模型，他們發(fā)現(xiàn)將小鼠的HAP1在出生后敲除，可引起小鼠生長遲緩及早期死亡。然而，在成年鼠中敲除HAP1后，并不能引起上述表型。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，HAP1通過調(diào)節(jié)神經(jīng)營養(yǎng)因子受體在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)，從而影響腦發(fā)育早期階段的神經(jīng)細(xì)胞分化成熟。該研究發(fā)現(xiàn)了出生后神經(jīng)細(xì)胞分化成熟的一種新的機(jī)制，對治療腦發(fā)育缺陷疾病亦具有指導(dǎo)意義。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在J.Clin Invest.上。

神經(jīng)所揭示去同步化腦狀態(tài)下快速視覺處理的級聯(lián)放大機(jī)制

中科院上海生命科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)所姚海珊研究組研究了V1神經(jīng)元的反應(yīng)起始時(shí)間與腦活動狀態(tài)的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，V1神經(jīng)元的反應(yīng)起始時(shí)間在去同步化狀態(tài)下比同步化狀態(tài)更短。為了深入研究反應(yīng)起始時(shí)間提前的機(jī)制，他們使用在體膜片鉗技術(shù)測量了同一個(gè)V1神經(jīng)元在兩種腦狀態(tài)下的靜息電導(dǎo)和視覺誘發(fā)電導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)去同步化腦狀態(tài)下的電導(dǎo)更高。通過建立一個(gè)單神經(jīng)元模型，發(fā)現(xiàn)單個(gè)V1神經(jīng)元的電導(dǎo)增加不足以解釋實(shí)驗(yàn)中測得的反應(yīng)起始時(shí)間的提前程度。于是，他們運(yùn)用多通道線性硅電極同時(shí)記錄了LGN和V1神經(jīng)元的反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，LGN神經(jīng)元的反應(yīng)起始時(shí)間也是在去同步化狀態(tài)下更短，但其提前程度比V1神經(jīng)元要小。在V1，反應(yīng)起始時(shí)間的提前程度從layer4到layer2/3到layer5逐級增加。由此可見，反應(yīng)起始時(shí)間的提前程度沿著視覺信息傳遞的方向逐級積累，這可能是去同步化腦狀態(tài)引起大范圍膜電導(dǎo)增加導(dǎo)致的。該項(xiàng)研究揭示的級聯(lián)放大機(jī)制為理解動物在機(jī)警狀態(tài)時(shí)做出快速反應(yīng)的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表在PNAS上。

生化與細(xì)胞所發(fā)現(xiàn)Numb蛋白可調(diào)控小腸膽固醇吸收

中科院上海生科院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)所宋保亮研究組利用體細(xì)胞遺傳學(xué)的方法鑒定出NPC1L1蛋白的C端有一個(gè)特異性內(nèi)吞序列。進(jìn)而通過酵母雙雜交篩選出與該序列直接結(jié)合的蛋白Numb。Numb通過連接NPC1L1-C和Clathrin，從而介導(dǎo)NPC1L1和膽固醇的內(nèi)吞。在細(xì)胞中基因沉默Numb后顯著減慢NPC1L1的內(nèi)吞和膽固醇的吸收。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇水平低時(shí)，內(nèi)吞序列結(jié)合質(zhì)膜。NPC1L1蛋白N端結(jié)構(gòu)域結(jié)合膽固醇后，NPC1L1發(fā)生構(gòu)象變化，其C端的內(nèi)吞序列從質(zhì)膜中暴露出來，結(jié)合Numb，進(jìn)而招募AP2和Clathrin等，起始NPC1L1的內(nèi)吞。利用小腸組織特異性Numb基因敲除小鼠作為模型，發(fā)現(xiàn)該小鼠從腸道中吸收膽固醇的量明顯減少，血液膽固醇水平也下降，并且該小鼠能夠有效抵抗飲食誘導(dǎo)的高膽固醇血癥。在小鼠體內(nèi)表達(dá)多肽競爭NPC1L1-Numb的結(jié)合，可有效抑制膽固醇吸收。該研究深入揭示了小腸膽固醇吸收的分子機(jī)制，并為發(fā)展新型降膽固醇藥物提供了策略。相關(guān)研究成果發(fā)表在Nat.Med.上

植生生態(tài)所揭示真菌菌種退化的分子機(jī)理

中科院上海生命科學(xué)院植物生理生態(tài)所王成樹研究組以模式真菌——構(gòu)巢曲霉為對象，開展了正常菌株與退化菌株的線粒體蛋白質(zhì)組比較分析，結(jié)合不同生化試驗(yàn)證明真菌退化表現(xiàn)為細(xì)胞凋亡的特征，包括線粒體呼吸能力提高、細(xì)胞色素c釋放、鈣離子濃度升高及凋亡誘導(dǎo)因子的高表達(dá)等，但退化菌株同時(shí)上調(diào)表達(dá)抗逆蛋白、抗凋亡因子及提高DNA修復(fù)能力等，因而短期內(nèi)未表現(xiàn)出細(xì)胞死亡現(xiàn)象。該研究為真菌菌種退化的預(yù)防監(jiān)測提高了參加指標(biāo)。相關(guān)研究成果發(fā)表在Mol.Cell.Proteomics上。

力學(xué)所研究揭示納米顆粒與肺表面活性劑相互作用新機(jī)理

中科院力學(xué)所胡國慶研究員等與其合作者，結(jié)合分子動力學(xué)模擬和實(shí)驗(yàn)測量，深入研究了不同親水性及表面電荷對納米顆粒/天然肺表面活性劑單層膜相互作用的影響機(jī)理。研究表明，納米顆粒與肺表面活性劑的相互作用及其脂蛋白冕的形成，不僅影響肺表面活性劑單層膜的生物物理特性，還將對隨后的顆粒表面生物分子交換、與肺細(xì)胞的相互作用、顆粒進(jìn)入不同組織和器官等過程產(chǎn)生影響。研究進(jìn)一步建議，在評估納米顆粒毒性以及設(shè)計(jì)以納米顆粒為載體的吸入式給藥方式時(shí)，應(yīng)考慮納米顆粒-肺表面活性劑脂蛋白復(fù)合體的特性。相關(guān)研究成果發(fā)表在ACS Na?no上。