清華女神顏寧再出重量級成果！中國三所名校新發4篇Nature、Science 和Cell！

近年來，隨著中國對科學研究的大力投入以及大量海外傑出科學家的回國，中國的整體科研水平有了很大提高。無論是生物醫學還是物質科學領域，中國科學家在頂級期刊上發文數越來越多，而且不少成果都是相關領域內的重大進展。

《自然》（Nature）、《科學》（Science）和《細胞》（Cell）作為目前國際上最頂尖的學術期刊，每期發表文章數量都很少，發表文章基本也代表了相關領域的頂尖研究成果，這些研究成果也因此備受關注。

2017年7月19日—7月21日，中國三所頂尖名校的最新研究成果分別發表在最新的Nature、 Science和Cell上。其中今年5月已確定將全職出任普林斯頓大學講座教授的顏寧教授再發一篇Cell，不過這篇文章的第一單位和通訊單位仍然是清華大學，而且清華是唯一單位。本次除了顏寧教授外，清華大學生命學院千人計劃教授薛定研究組發表一篇Nature。

值得關注的是，截止到今天(7月22日），清華大學以第一完成單位發表的三大頂級期刊（Nature、Science和Cell）已達15篇，這一成績不僅遠超中國其他高校，甚至與很多世界名校相比也毫不遜色。繼2015年和2016年後，預計2017年清華髮表的三大頂級期刊數將繼續超過20篇。

除了清華大學外，最近東南大學熊仁根教授團隊和廈門大學林聖彩教授團隊各發表一篇Science和Nature，成果也非常值得關注。本期我們就一起來看看中國科學家發表的這四篇頂尖論文。

清華大學顏寧教授研究組在Cell發文

清華大學顏寧教授

7月20日，清華大學顏寧研究組在Cell期刊在線發表題為《來自電鰻的電壓門控鈉離子通道Nav1.4-β1複合物結構》（Structure of the Nav1.4-β1 complex from electric eel）的研究論文，首次報道了帶有輔助性亞基的真核生物電壓門控鈉離子通道複合物可能處於激活態的冷凍電鏡結構。

清華大學生命學院院長王宏偉評價說，該成果是電壓門控離子通道（voltage-gated ion channel）的結構與機理研究領域的一項重要成果，「也是顏寧教授在清華建立獨立實驗室以來，在離子通道領域取得的最重要的科學突破。」

在最新的研究中，顏寧研究組首次報道了真核鈉通道複合物Nav1.4-β1的冷凍電鏡結構，整體解析度達到4.0 埃米，中心區域解析度在3.5 埃米左右，大部分區域氨基酸側鏈清晰可見。該蛋白來自於電鰻（Electrophorus electricus），它具有一個特化的肌肉組織稱為電板（electroplax），在受到刺激或捕獵時能夠放出很強的電流；電流產生的基礎即為鈉通道的瞬時激活。因而該器官富集鈉通道，其序列與人源九個亞型中的Nav1.4最為接近，因此命名為EeNav1.4。值得一提的是，電鰻中的鈉通道正是歷史上首個被純化並被克隆的鈉通道，已經具有半個世紀的研究歷史，是鈉通道功能和機理研究的重要模型，因此該蛋白一直以來也是結構生物學的研究熱點。

顏寧教授為本文的通訊作者。結構生物學高精尖創新中心卓越學者閆湞（醫學院博士後）、醫學院副研究員周強、生命學院博士生王琳、生命學院博士畢業生吳建平為本文的共同第一作者；清華大學冷凍電鏡平台雷建林博士指導數據收集。

顏寧教授介紹

1996至2000年在清華大學生物系攻讀本科，後赴美國普林斯頓大學分子生物學系攻讀博士學位，師從施一公教授，從事細胞凋亡研究，2004年12月通過博士論文答辯。2005年獲得由《科學》雜誌評選的「青年科學家獎（北美地區）」。2007年10月，在普林斯頓完成博士後訓練後，受聘清華大學醫學院，成為當時清華最年輕的教授和博士生導師。

在清華大學的10年間，顏寧主要運用結構生物學和生物化學手段，致力於與重要疾病相關的跨膜運輸蛋白的結構與機理的系統研究，帶領其研究團隊取得了一系列具有國際影響的原創性基礎科研成果。2009年以來，顏寧作為通訊作者在Nature、 Science和Cell三大國際期刊上發表科研論文近20篇；其研究成果在2009和2012年被《科學》年度十大進展引用；2016年，顏寧被《自然》評為十位「中國科學之星」之一。

2017年5月7日從清華大學證實，顏寧已接受美國普林斯頓大學邀請，受聘該校分子生物學系雪莉·蒂爾曼終身講席教授的職位，將於近期前往就任該教職。

清華大學薛定教授研究組Nature發表重要研究成果

清華大學薛定教授

2017年7月20日，清華大學生科院，科羅拉多大學等研究機構的研究人員發表了題為「Cysteine protease cathepsin B mediates radiation-induced bystander effects」的文章，利用秀麗線蟲作為研究放射旁觀者效應RIBE的模型，發現了第一個RIBE作用因子：半胱氨酸蛋白酶CPR-4，為了解放射旁觀者效應RIBE提供了重要的新見解，也有助於闡明了癌症放療過程中產生副作用的生物機制。

這一研究成果公布在Nature雜誌上，清華大學生科院的薛定教授為本文的通訊作者，薛定教授研究組以秀麗線蟲為主要動物模型，研究細胞凋亡的調控機制，磷酸脂在生物膜上不對稱分布的調控機制，父本線粒體在早期胚胎髮育過程中選擇性清除的分子機制等。

在這篇文章中，研究人員利用秀麗線蟲作為研究放射旁觀者效應RIBE的模型，發現了第一個RIBE作用因子：半胱氨酸蛋白酶CPR-4，這是一種人組織的同源物。如果動物照射了紫外線或電離γ射線，就會分泌CPR-4，研究人員發現CPR-4也是用於抑制未輻射動物細胞死亡，以及胚胎致死率增加的條件培養基中的主要作用因子。

此外，研究人員通過進一步實驗，發現CPR-4還能在距離輻射照射遠端的未輻射區域引發這些作用和應激反應。CPR-4的活性由p53同源物CEP-1介導調控，並且CPR-4似乎能通過作用於胰島素樣生長因子受體DAF-2，釋放RIBE。 這些研究成果為了解放射旁觀者效應RIBE提供了重要的新見解，也有助於確定其它RIBE因素及其作用機制。

清華大學生命學院的博士生彭宇，張曼，博士後梁千，美國科羅拉多大學的博士生李漢增和代培博士生鄭凌君為本文的共同第一作者, 清華大學和科羅拉多大學薛定教授為本文通訊作者, 台灣長庚大學的余兆松教授和Jeng-Ting Chen博士, 日本東京女子醫學院的Shohei Mitani教授和Sawako Yoshina博士, 和清華大學生命學院的郭紅艷在該工作中做出了重要貢獻。 清華大學生命學院的趙翔博士, 美國科羅拉多大學陳郁仁博士，和福建農林大學的吳梟錡和劉斌教授參與部分工作。

論文鏈接：

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature23284.html

薛定教授介紹

薛定，男，清華大學和美國科羅拉多大學波德分校教授，長江學者講座教授，國家千人計劃專家。1986年本科畢業於中國科學技術大學生物系，獲學士學位，1986-1987年，中國科學院上海細胞生物學研究所研究生。1988-1989年, 美國康涅狄格大學醫學院研究生。1989-1993年, 美國哥倫比亞大學生命科學系發育生物學博士。1994-1997年，美國麻省理工學院大學生物系博士後。1997年至今，美國科羅拉多大學波德分校，助理教授、副教授（tenured）、教授。2007-2013年， 清華大學生命學院講席教授。2013年至今，清華大學生命學院教授，博士生導師，「千人計劃」 專家。

主要科研領域與方向：以秀麗線蟲為主要動物模型，研究細胞凋亡的調控機制，磷酸脂在生物膜上不對稱分布的調控機制等，在Nature、 Science等頂級期刊上發表了一系列論文。

東南大學熊仁根團隊Science解決分子壓電材料世紀難題

東南大學熊仁根教授

近日，東南大學熊仁根教授團隊、游雨蒙教授課題組與合作者在分子鐵電、壓電材料領域取得重要研究進展。相關研究結果以「An organic-inorganic perovskite ferroelectric with large piezoelectric response（《一種具有巨大壓電響應的有機-無機鈣鈦礦鐵電體》）」為題於美國東部時間2017年7月21日發表在國際頂尖學術雜誌《科學》（Science）上。

伴隨著技術的進步，各種電子元件的尺寸日益縮小，人們希望能在一層薄薄的可以彎折的薄膜上實現以往手機、筆記本電腦的所有功能。在醫學保健方面，越來越多的研究者希望將血壓計、B超機等「大型設備」縮小並集成在日常衣物上做成「可穿戴的」醫療器械。這時，傳統壓電材料的種種局限逐漸暴露出來，比如壓電陶瓷製作中需要上千度的高溫，在這種溫度下，大多數精密的電子器件與具有柔性的薄膜都無法耐受這種溫度，因此製作壓電陶瓷薄膜需要付出巨大的代價；同時，陶瓷的高硬度在遇到對柔韌性的需求時反而成為缺點；另外不得不提到傳統壓電陶瓷中通常含有潛在的有毒金屬，不利於環境保護並對生物體有可能產生毒性。

而除了傳統的陶瓷材料，還存在另一大類由分子組成的「分子材料」，這類特殊的材料由於其結構靈活多變、性質設計調控空間大、製作成本低、容易製成薄膜、柔韌性好、可降解、無毒害等優點，一直以來都是材料研究領域的熱點之一。為了補充傳統壓電陶瓷在應用中存在的問題，研究者們近百年來一直在努力提升分子材料的壓電性能，希望能用分子材料來補足壓電陶瓷的短板，但收效甚微，以往報道過的分子材料其壓電性和壓電陶瓷還有著數量級的差距。

東南大學的研究者為解決分子材料的壓電性這一世紀難題帶來了曙光，他們突破傳統的合成思路，另闢蹊徑，創新性的從提升鐵電極軸數量入手、利用相變前後對稱性的巨大變化，發現了一類具有優異壓電性能的分子鐵電材料。這種新型分子鐵電材料不但秉承了分子材料的種種優勢，同時首次在壓電性能上達到了傳統壓電陶瓷的水平。

這一研究成果於2017年7月21日被國際頂尖學術雜誌《科學》在線發表。該成果的發表，不但解決了130年來制約分子材料發展的世紀難題、為材料研究帶來了新的思路和方向，同時也標誌著我國在分子材料領域又一次走在了世界前列。

據了解，這一論文也是江蘇省「分子鐵電科學與應用」重點實驗室的一項重要成果。本文的第一作者和共同通訊作者游雨蒙教授以及合作作者廖偉強博士（共同第一作者）、熊仁根教授（共同通訊作者）、葉恆雲教授、張毅教授、付大偉教授、李鵬飛博士、王金蘭教授等均來自該實驗室。該重點實驗室於今年年初掛牌成立，也是東南大學「生物電子學」國家重點實驗室的組成部分。在熊仁根教授的帶領下，團隊以分子基鐵電材料作為主要研究方向，大量研究成果被國際頂級學術期刊發表，並獲得了包括教育部自然科學一等獎的多個獎項。

值得一提的是，本次的研究結果也是自2013年來該實驗室在國際頂尖期刊《科學》上以東南大學為第一完成單位發表的第二篇論文。

論文鏈接：

http://science.sciencemag.org/content/357/6348/306

熊仁根教授介紹

熊仁根， 男， 1961年7月生，東南大學化學化工學院教授，博士生導師。1994年獲工學博士學位。1994年在南京大學配位化學研究所博士後研究。1996年在美國Puerto Rico大學從事博士後研究。1997年在美國Brandeis大學從事博士後研究。1998年在美國Boston學院任訪問學者。1999-2006年為南京大學化學化工學院教授，博士生導師。1999年獲江蘇省科技進步二等獎一項；2002年獲國家教委自然科學提名一等獎一項（排名第二）；2002年國家傑出青年基金獲得者；2004年度國家自然科學獎二等獎獲得者（排名第二）；2004年獲教育部長江學者特聘教授。

熊仁根教授近年來主要從事分子鐵電體的設計、合成與性能研究，並製備分子鐵電薄膜，開展實用型功能器件的相關研究。近10年來取得的一系列重要研究成果已在國際權威期刊上發表，包括Science（2篇）、J. Am. Chem. Soc.（20篇）、Angew. Chem. Int. Ed.（7篇）等。

廈門大學林聖彩教授研究組最新Nature

廈門大學林聖彩教授

7月19日，廈門大學林聖彩教授課題組在國際頂級學術雜誌《自然》上發表了題為「Fructose-1,6-bisphosphate and aldolase mediate glucose sensing by AMPK」—「果糖1,6-二磷酸和醛縮酶介導AMPK感知葡萄糖」的研究性論文，揭示了機體感受葡萄糖水平並調節代謝模式的機制。

葡萄糖是生物中最基本、最主要的營養物質，它不僅是機體能量的主要來源，也是生物質合成的主要原料。因此，葡萄糖的水平對於生物體是極其重要的。然而，在生活中，體內葡萄糖水平的波動是十分常見的，這是因為我們不可能每時每刻都在攝入葡萄糖：睡一大覺、劇烈運動幾個小時或者太忙了沒時間吃飯，都會引起葡萄糖水平的顯著下降。這時，機體能夠觸發一套有效的過程應對這類「不利情況」，其中最為關鍵的就是激活「代謝的核心調節」——AMPK。在葡萄糖水平下降時，被激活的AMPK能夠迅速啟動脂肪、蛋白質的分解代謝，關閉它們的合成代謝，從而起到維持機體的能量和物質代謝的平衡，彌補機體因葡萄糖不足引起的脅迫壓力。

那麼，機體如何感受葡萄糖水平下降，並「傳遞」給AMPK使其激活呢？這個問題還遠沒有弄清楚。目前的理論把葡萄糖看作一種「能量信號」，它的下降將引起細胞內的能量分子——ATP含量的下降，進而引起另一種代表低能量狀態的分子——AMP水平的上升，AMPK的激活劑從而直接激活AMPK。可惜的是，目前並沒有一種生理狀態能夠對應上這種理論。

林聖彩教授課題組的這項研究正是發現了生理狀態下機體感受葡萄糖水平的機制。通過研究他們發現，無論在不含葡萄糖的細胞培養條件下，還是在飢餓的低血糖的動物體內，都不能觀測到AMP水平的上升，這充分說明了機體有一套尚不為人知的、獨立於AMP的感應葡萄糖水平的機制。在進一步的研究中他們揭示了這一完整過程：葡萄糖水平下降將引起的葡萄糖代謝中間物——果糖1,6-二磷酸（fructose-1,6-bisphosphate）水平的下降，該過程進一步地被糖酵解通路上的代謝酶——醛縮酶（aldolase）感應，因為醛縮酶正是將含有6個碳原子的果糖1,6-二磷酸裂解成三碳糖的酶，一旦醛縮酶「吃不到」由葡萄糖衍生的果糖1,6-二磷酸，它便「翻臉」，傳遞給也正是林聖彩教授課題組先前發現的溶酶體途徑進而激活AMPK。該過程完全不涉及AMP水平，即能量水平的變化，是一條全新的、完全建立在實際的生理情況上的通路。

林聖彩教授進一步地把葡萄糖水平總結為一種「狀態信號」，以區別於傳統的「能量信號」。他介紹，葡萄糖的存在本身就是一種「狀態」，可以引起一系列生理生化反應。葡萄糖水平對機體代謝的調節不需要「繞道」能量水平，而是可以直接地被感知，進而讓細胞感受到「富足」，啟動合成代謝；而葡萄糖水平下降時，細胞感知到「貧窮」，關閉合成代謝。對於生物體來說，能量水平的穩定是至關重要的，ATP水平的下降對機體的傷害是巨大的，因此等到能量水平下降再作出應激反應很可能為時已晚。「狀態信號」的存在使得機體能夠「前瞻性」地應對複雜的外界條件和各種應激壓力，保證生命活動的有序進行。林聖彩教授最後說：「生物體是進化的完美產物，可以說是神奇甚至神聖的，它擁有許多超乎我們想像的絕妙機制來克服各種困難。今後，我們將以更寬闊的眼界和更全面的知識去審視，去研究能量、物質代謝和生物體應激反應之間的統籌、互作與調節的複雜而又深刻的關係。」據悉，該葡萄糖感知通路的發現對開發用於治療肥胖症，乃至延長壽命的藥物具有深遠的意義。

該項成果是與英國鄧迪大學Grahame Hardie教授合作完成。

論文鏈接：

https://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature23275.html

林聖彩教授介紹

林聖彩，長江學者特聘教授，國家傑出青年基金獲得者，國家「萬人計劃」領軍人才1984年畢業於廈門大學生物系，獲學士學位；1985年入選CUSBEA項目赴美國留學；1991年在美國德克薩斯大學西南醫學中心獲得生物化學博士學位；1991-1995年在美國霍華德?休斯醫學研究所從事博士後工作；1995-2001年在新加坡分子和細胞生物學研究所任高級研究員；2001-2006年，任香港科技大學助理教授、副教授（獲終生職位）；2001年起兼任廈門大學教授、長江學者，2003.12-2017.6 任生命科學學院院長，2006年7月起全職回到廈門大學。

林聖彩教授長期致力於研究細胞生長和代謝穩態相關的信號轉導通路及分子機制，迄今為止在國際主流刊物上發表SCI論文90餘篇，其中以通訊作者在Nature、Science、 Nature Cell Biology等雜誌上上發表了一系列重要發現。

（來源：清華大學新聞網、廈門大學新聞網、新華網等）

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