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  近日,西安交通大学医学部基础医学院心血管研究中心教授王胜鹏和合作者在《自然—通讯》发表论文,以肥胖小鼠及临床肥胖人群为研究对象,首次证明Piezo1离子通道是肥大脂肪细胞感知膜张力的机械受体,提出脂肪细胞机械力学信号转导是脂肪炎症及肥胖的关键因素。  肥胖已经成为世界公认的公共卫生问题,目前我国有9000万肥胖人群,50岁以上中老年人的中心性肥胖检出率约为50%。  肥胖在细胞层面主要取决于两个动态因素,一是脂肪细胞生成和体积增大导致的脂肪细胞数目的增多,二是脂肪细胞在体内时刻处于压迫、流体剪切力、基质刚度等力学微环境中。但目前人们对于脂肪细胞感知生物机械力的机制仍不清楚。  该研究团队通过脂肪细胞高分辨钙成像、内面向外式膜片钳、原子力显微镜及荧光寿命成像等技术,发现Piezo1离子通道是感知脂肪细胞膜表面张力的关键蛋白,揭示了受机械力调控的Piezo1-FGF1-FGFR1轴是调控脂肪炎症以及肥胖的重要通路,开创性地探索了脂肪组织中生物机械力的感知机制及其对脂肪炎症的影响,揭示了肥胖发生的力学调控规律。同时,该研究也表明了Piezo1及其调控的FGF1很可能成为从脂肪力学角度干预肥胖、糖尿病等疾病的新靶点。  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-020-16026-w

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  日前,《细胞—报告》在线发表了中科院上海营养与健康研究所研究员章海兵团队的研究成果,该研究揭示小鼠RIPK3蛋白突变可导致受体相互作用蛋白激酶1和3(RIPK1—RIPK3)相互作用缺失,从而抑制体内外细胞程序性坏死的发生。  此外,研究人员发现,在FADD敲除小鼠模型中,RIPK3蛋白突变还会导致严重的自身免疫性淋巴细胞增生综合征。章海兵表示,这为相关疾病的治疗提供了理论基础和潜在靶点。  神奇的蛋白让细胞又死又活  自身免疫性淋巴细胞增生综合征是一种以淋巴细胞增生为特征的自身免疫疾病。该疾病的发病原因是淋巴细胞的死亡通路被阻断,导致淋巴细胞的发育稳态被破坏,表现为淋巴结肿大、脾脏肿大、淋巴瘤以及其他自身免疫疾病的发生。  章海兵解释,当机体正常的细胞凋亡和程序性坏死均被破坏时,这种疾病便会发生。  细胞程序性坏死是一种新型的细胞炎性死亡方式,以胞质内蛋白形成坏死小体、细胞膜形成孔破裂释放内容物为主要特征。坏死小体主要由RIPK1、RIPK3组成,RIPK1与RIPK3通过功能域RHIM形成多聚蛋白复合体。目前RIPK3蛋白RHIM功能域的生理功能和作用机制尚不清楚。  章海兵团队通过体外细胞实验发现,过表达人源和鼠源的RIPK3蛋白能诱导细胞发生细胞凋亡,通过突变RIPK3蛋白RHIM功能域上的重要位点,不仅能阻止RIPK1/RIPK3蛋白多聚体的出现,也可以阻止细胞凋亡和细胞程序性坏死的发生。  体外实验结果表明,该突变位点能调控RIPK3蛋白的RHIM功能域,从而影响细胞死亡功能。“也就是说,该人源和鼠源位点都可以破坏RHIM介导的RIPK3多聚引起细胞死亡的功能。”章海兵告诉《中国科学报》。  小鼠存活但却患病了  为研究RIPK3蛋白RHIM功能域的体内功能,研究人员通过CRISPR-Cas9构建了特定点突变的小鼠模型。实验显示,点突变后的RIPK3蛋白不能与RIPK1发生相互作用。  为进一步证实该点突变抑制细胞坏死的作用,研究人员在FADD基因敲除小鼠模型中引入该突变。  章海兵向记者解释,FADD敲除小鼠在胚胎发育10天左右时,会因过度细胞坏死而导致胚胎死亡。而RIPK3的点突变可以挽救FADD敲除导致的小鼠胚胎致死并使之存活到成年。“这证明RIPK3蛋白RHIM功能域在体内介导细胞程序性坏死中起关键作用。”  值得注意的是,本应胚胎死亡的FADD敲除小鼠虽然因RIPK3点突变活了下来,但却患有系统性淋巴细胞增生。有趣的是,在FADD敲除小鼠的基础上,与敲除RIPK3基因相比,RIPK3点突变小鼠的疾病更严重了。  “换句话说,FADD敲除基础上,RIPK3点突变蛋白能介导炎症反应,促进小鼠系统性淋巴细胞增生疾病。”章海兵推测,这可能提示,RIPK3触发的细胞炎症反应是依赖于RIPK3的蛋白骨架,而不依赖于点突变。“因此,RIPK3点突变后,蛋白骨架还在,炎症反应仍会发生,疾病表现更为严重。”  两种蛋白仍有“料”可“挖”  在以上实验基础上,研究人员还发现,进一步敲除RIPK1可以缓解系统性淋巴细胞增生。  这表明RIPK3的RHIM功能结构域不仅在介导细胞程序性坏死信号通路中具有关键作用,而且通过与RIPK1的相互作用,该功能域可调控淋巴细胞发育及免疫稳态。“这为治疗相关自身免疫性疾病提供了理论基础和新的靶点。”章海兵表示。  RIPK3不仅介导细胞程序性坏死,同时也介导炎症反应。对此,中科院上海巴斯德研究所研究员王海坤对《中国科学报》表示,该研究通过构建不同于之前报道的RIPK3蛋白RHIM结构域突变小鼠,揭示了RIPK3的RHIM结构域在细胞死亡及系统性淋巴细胞增生疾病中的作用。  “这也为该领域进一步研究关键分子RIPK3不同结构域的生物学意义提供了新的动物模型。”王海坤说。  接下来,章海兵研究团队将继续研究RIPK3的点突变和RIPK1的相互作用,探索其调控细胞死亡信号通路的作用机制和炎症机制。  相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.107650  (原载于《中国科学报》2020-05-27第2版综合)

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  一句“揭榜挂帅”,给今年的政府工作报告平添几分豪气。  在谈到依靠改革激发市场主体活力,增强发展新动能时,报告指出,提高科技创新支撑能力,“实行重点项目攻关‘揭榜挂帅’,谁能干就让谁干”。  话说得够白,释放的信号也很清晰,就是要千方百计把创新能力搞上去。  信号一:促竞争,以市场激发活力  “中国号”经济巨轮的“燃料”供给,越来越倚仗科技创新。随着国际形势变化,我国部分产业链供应链受到挤压,一些关键核心技术亟待突破。  一边是“望眼欲穿”,另一边就不能按部就班。  “‘揭榜挂帅’要以重大需求为引导,以解决问题成效为衡量标准,以市场竞争机制激发创新活力。”全国政协委员、中国科学院科技战略咨询研究院副院长樊杰说。  重点攻关既集中力量又加大竞争?二者其实并不冲突。相反,用好市场优势,往往配置出更高效的攻关团队。  张榜竞标后,技术突破加快,成本随之下降——科技界这样的案例并不鲜见。一些传统上由大院、大所、大企业“包圆儿”的项目,引入民营企业、新型研发机构竞争后,更是产生鲶鱼效应,提升整体创新活力。  “揭榜挂帅”写入政府工作报告,进一步肯定了这一趋势。  全国政协委员、中科院自动化研究所所长徐波说,这是理念上的重大革新。全球创新竞争如此激烈,传统的科研管理和组织模式必须有所回应,“揭榜挂帅”是一个小切口,但有望推动建立一个更开放的创新体系。  全国人大代表、中科院重庆绿色智能技术研究院微纳制造与系统集成研究中心主任史浩飞说,英雄不问出处,打破重点项目对参与者的身份限制,吸纳全社会有能力的机构和人才参与攻关,不仅提升创新效率,也将培育一批技术尖子和产业尖兵。  信号二:放手脚,让“能者”有责有权  科技创新,关键在人。创新驱动实质是人才驱动。  但科学家的手脚,被繁文缛节捆了很久。进一步解开束缚,方能人尽其才。  “揭榜挂帅”,让“能者”脱颖而出是第一步,赋予其充分的自主权,是接下来不可少的制度保障。  “要营造让‘帅’能做主、能调动团队积极性的环境。”樊杰说。  当然,放权不是放任。从开始的设榜、选帅,到中间的监督,再到最后“论功行赏”,都需要完整的系统设计和精细的机制保障。  全国政协委员、中科院院士郭华东说,能者上、平者让、庸者下,要选出真正有能力、有意愿、有时间的领军人物,让揭榜的人不仅“能干”,还要“能把事情干好”。  全国人大代表、广西科学院合作发展处副处长邓大玉说,配套出台保障机制和考核机制,让挂“帅”的揭榜者心无旁骛、放手去干,干得好有奖,干得差要罚,才能最大程度保证政策效果。  信号三:领风气,创新“只争朝夕”  改革开放40多年来,思想解放带来的创新大潮,创造了一系列中国奇迹。  疫情影响下,经济增长呼唤更多动能,改革创新的需求愈发迫切。作为智慧凝聚的高地,科技界当领风气之先。  在全国人大代表、中国电子科技集团有限公司首席专家沈泉看来,“谁能干就让谁干”表现出国家尊重科学、实事求是,破除论资排辈“老框框”,不拘一格选人用人的决心。  “从顶层开始营造科研领域风清气正的环境,有利于提高科研和创新效率,对全社会开展创新、创业、创造活动将产生深远影响。”沈泉说。  不等待观望,不亦步亦趋,拿出“只争朝夕”的劲头。互联网时代的“众包”、青年热衷的“斜杠”,正轰轰烈烈助推着大众创业、万众创新。  全国政协委员、宁德时代新能源科技有限公司董事长曾毓群已经在一个重大项目攻关中“揭榜挂帅”。他坦言,责任巨大,压力巨大。  但这种压力中,也正在汇聚着中国创新的巨大动力。

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  记者从中国科学技术大学获悉,该校杜江峰院士团队与合作者合作,首次制备了单原子和单分子之间的量子纠缠态,并且通过定量表征手段,确定产生的量子纠缠超过临界阈值。研究成果日前在线发表在《自然》上。  目前有多种体系可用于探索实现量子传感和量子信息处理。其中,分子作为多个原子组成的系统,原子集团可以转动和发生振动,由此带来独特的属性。因此分子可以处于能量跨度相当大的不同量子状态,状态之间能量差别所对应的频率可以从接近零一直到达数百THz(每秒百万亿次)的光学频率,因此分子可以作为媒介,用于匹配和沟通频率迥异的不同量子系统,实现复合的量子体系和信息处理平台。另外,极性分子之间可以产生长程的相互作用,有利于实现新型的量子信息处理平台,这样的关联属性在量子计算和一些量子精密测量中有重要应用。  研究人员通过在离子阱体系束缚带电的钙原子和氢化钙分子,使用激光调控制备出他们之间的纠缠态。当钙离子的电子轨道状态处于基态,分子的转动也在低转动能量状态的一种整体状态;同时可以“叠加”截然不同的另一种整体态——前者处于轨道的激发态,对应分子处于高转动能量的状态。相反的激发配对也可以制备。基态和激发态可以存储量子信息,类似二进制的“0”和“1”,即量子比特。最后,通过观察不同情况下原子和分子协同的状态关联,可以整合所有信息成一个范围在0到1之间的值,超过0.5的阈值即表示纠缠态的出现。实验中测得的数值在误差范围内远高出这个阈值,表明纠缠态的产生。  这项成果对于未来考虑使用分子进行量子信息处理有重要推动作用。  (原载于《科技日报》2020-05-2701版)

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  关于量子纠缠,科学家的研究对象多是光子。但最新研究表明,经过调控,分子尺度也可以出现量子纠缠现象。中国科学院微观磁共振重点实验室教授林毅恒团队与美国合作者,在离子阱体系实现带电原子和带电分子的联合调控,首次制备了单原子和单分子之间的量子纠缠态,并且通过定量表征手段,确定产生的量子纠缠超过临界阈值。该研究成果近日在线发表于《自然》。这项成果对未来利用分子进行量子信息处理有重要推动作用。  分子作为多个原子组成的系统,其原子集团可以转动和发生振动,由此带来独特的属性。例如,类比陀螺的转动和使用弹簧连接的小球振动,分子可以有不同转动角速度和角度以及振动模式,这些经典的物理量可以通过量子化形成量子状态。研究发现,分子可以作为媒介,用于匹配和沟通频率迥异的不同量子系统,构成复合的量子体系和信息处理平台。  在本研究中,科学家通过离子阱体系束缚带电的钙原子和氢化钙分子,使用激光调控制备出它们之间的纠缠态。这项研究结合了近年来发展的多项重要技术,包括利用带电原子和分子的电相互作用实现信息传递,可以在不丢失分子的情况下利用原子间接读出其信息;使用红外激光实现分子转动态的高精度调控等技术。实验中,研究人员首先初始化原子和分子到某个确定的低能量状态(基态),并且冷却其运动到接近量子的极限。然后,他们使用激光作用在单个分子上制备出转动维度高低能量的叠加状态,再通过一系列复杂的激光脉冲序列,产生所需的量子关联——纠缠态。研究人员表示,通过观察不同情况下原子和分子协同的状态关联,可以将所有信息整合成一个范围在0到1之间的值,超过0.5的阈值即表示纠缠态的出现。实验中测得的数值在误差范围内远高出这个阈值,表明纠缠态的产生。  这项研究的第一完成单位是由中国科学技术大学杜江峰院士领导的中科院微观磁共振重点实验室。该实验室专注于自旋科学技术及其应用的实验研究,自主研发了一系列先进的自旋实验方法技术和实验装备。  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-020-2257-1  (原载于《中国科学报》2020-05-27第1版要闻)

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  5月23日至24日,主题为“云游中科院畅想新生活”的中国科学院第十六届公众科学日以线上形式在包括12个分院在内的121个单位成功举办。活动线上内容观看和阅读人次超过1亿,活动开设的抖音#抖进科学#话题引发社会公众参与创作科学视频的热潮,话题汇聚相关视频达32万部,播放总量逾18亿人次,进一步提升了公众科学日的社会影响力,充分激发了社会公众参与科学活动的热情。  “5月23日至24日,让我们一起为科学点赞!”中科院院长白春礼现身公众科学日宣传片,当上了公众科学日的“义务宣传员”。国家最高科学技术奖获得者曾庆存、腾讯公司首席执行官马化腾、知名主持人撒贝宁也为活动助力。中科院副秘书长周琪出席了公众科学日新闻发布会并现场致辞。  本届公众科学日是中科院首次大规模、成系统、有组织的线上科普活动,充分发挥中科院科普云平台“中国科普博览”、中科院官方科普公众号“科学大院”及其新媒体矩阵传播能力,并联动腾讯、抖音等互联网平台,策划了内容丰富、形式多样的线上科普活动。本届公众科学日在中科院计算机网络信息中心建立活动主直播间,基于“中国科技云”的网络能力实现与37个研究所直播连线互动,共有79个院所建立了135个线上直播间,在线开放天文台站、植物园、博物馆、野外台站、重点实验室和重大科技基础设施,让社会公众通过“云端”近距离接触“科学重器”,直播炫酷的科学实验和科学观测,让科学直达社会公众尤其是青少年、学生、亲子家庭。  本次活动为公众提供了由15位院士领衔讲解的近200堂科学公开课,上线了170多部优秀科普微视频,并落地腾讯云视听(极光TV),走进千家万户。其中,中科院院士欧阳自远领衔的“格致论道”讲坛活动在学习强国、央视频、腾讯视频等多个主流新媒体平台联合开展直播,累计观看量超过370万;中科院院士褚君浩直播讲解传感器与智能时代,直播访问量达27万。  本届公众科学日还在新浪微博发起了“寻找中科院锦鲤”活动,中科院24个院所机构合力提供了41件具有中科院特色的科学文化产品组成大礼包,让公众感受到中科院研究成果与人们的生活息息相关,引发近5万余名网友转发,活动阅读量超过千万;创建的“全景中科院”专栏集中展示了中科院声像中心等为49家院属单位拍摄制作的园区全景VR视频,带领公众感知中科院园区、实验室和大装置的全貌;依托科学网,组织8个出版社和杂志社推出154种书刊的免费阅读和下载活动。截至5月25日,免费阅读平台访问下载量约18万人次。  本次活动由中科院科学传播局主办,计算机网络信息中心承担组织协调、信息化技术与平台支持、新媒体传播服务等工作。公众日期间,中科院北京分院还启动了第三届“科学传播月”活动并承办了公众科学日新闻发布会。

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