发布者:发布时间:

  常规核小体的结构包括一个由四种组蛋白H2A、H2B、H3、H4组装而成的蛋白核心,一条在组蛋白核心上缠绕1.6圈、长度为147bp的双链DNA。核小体具有稳定的结构,对DNA组成和组蛋白修饰的改变均不敏感。组蛋白变体可改变核小体和染色质结构调控基因转录,在迄今测定的所有单核小体结构中,组蛋白H3变体核小体是构象改变最大的CENP-A核小体,结构显示,CENP-A核小体包含的DNA为121bp,但是其蛋白核心结构变化不大。组蛋白H2A变体H2A.B和H2A.Z.2.2分别在精原细胞和人脑组织中特异表达,在精子发生、转录起始、RNA剪切等过程中发挥重要功能。H2A.B和H2A.Z.2.2形成开放的核小体结构,并“破坏”染色质结构,导致染色质松散。但是这种开放的核小体极不稳定,难以获得高精度结构。  近期,中国科学院生物物理研究所研究员周政课题组与研究员朱平课题组合作,在THEEMBOJOURNAL上,在线发表题为StructuralbasisofnucleosomedynamicsmodulationbyhistonevariantsH2A.BandH2A.Z.2.2的研究论文。该研究利用冷冻电镜,解析分别包含组蛋白变体H2A.B和H2A.Z.2.2的核小体结构,阐明H2A变体蛋白调控核小体动态性和染色质结构开放的分子机制。  为稳定H2A.B核小体,研究人员重组表达PARP1的DNA结合结构域肽段PARP1-DBD,并将其加入H2A.B核小体,用以制备冷冻电镜样品。生化及电镜结果显示,PARP1-DBD降低核小体DNA末端波动性,但是不影响核小体结构。在此基础上,研究人员解析分辨率为2.8Å的H2A.B核小体结构。  与常规核小体相比,H2A.B核小体的蛋白核心发生明显构象变化,部分结构元件缺失。H2A.B-H2B二聚体间距增大,导致缠绕DNA螺距增大、核小体变得更厚。组蛋白核心上缠绕的DNA长度减少三分之一,仅为103bp,导致其仅能缠绕蛋白核心1.2圈。此外,研究人员还解析H2A.Z.2.2核小体的3.9Å电镜结构,结果显示,H2A.Z.2.2蛋白核心的构象变化与H2A.B核小体类似,但是该核心缠绕的DNA约为125bp。Mnase酶切和八聚体组装结果表明,H2A.B与H2A.Z.2.2的C末端存在一个由6个氨基酸残基组成的八聚体组装调控序列(ROF,regulating-octamer-folding),H2A.Z.2.2独特的ROF序列可提高H2A.Z的酶促交换反应效率。该研究解析迄今发现的最为开放的核小体结构,揭示H2A.B和H2A.Z.2.2调控核小体结构变化与染色质动态性的分子机制。  朱平组助理研究员周旻和周政组博士后、特别研究助理戴霖昌为论文的共同第一作者,周政和朱平为论文的共同通讯作者。博士李成珉、博士研究生史刘歆和博士黄艳参与该研究。生物物理所生物成像中心为该研究提供冷冻电镜研究设备和技术支持,研究工作得到国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划和中科院战略性先导科技专项(B类)等的资助。  论文链接 变体核小体结构与结构变化示意图

发布者:发布时间:

  高频高速5G通信技术和高集成度、轻薄智能电子产品的发展,方便了人们的生产生活,同时突显出电磁干扰的严重性。电磁干扰会造成信号拦截、数据丢失等负面效应,严重影响电子电气设备的性能及其正常运行。发展新型电磁屏蔽材料是解决电磁污染的关键技术,特别是超薄、轻质且具有优异力学强度和可靠性的高性能电磁屏蔽材料。碳纳米管具有极高的导电和力学性能,在电磁屏蔽领域具有广泛的潜在应用前景。然而,当碳纳米管组装成宏观屏蔽体时(如碳纳米管膜),其导电性能与力学强度不足单根碳纳米管的十分之一,这主要是由于碳纳米管组装体中管与管之间相互作用力弱和接触电阻高所导致。如何有效增强碳纳米管之间的相互作用,提高碳纳米管薄膜的力学、导电与屏蔽性能具有重要意义。  近日,中国科学院深圳先进技术研究院材料所(筹)研究员孙蓉团队在ACSNano上以UltrathinDensifiedCarbonNanotubeFilmwith“Metal-like”Conductivity,SuperiorMechanicalStrength,andUltrahighElectromagneticInterferenceShieldingEffectiveness为题发表最新研究成果。该研究工作为开发超薄轻质高性能屏蔽膜提供了新的方法。  研究人员首先采用高温退火和酸处理工艺,去除碳纳米管薄膜的杂质,再经过氯磺酸处理,使碳纳米管表面产生正负电荷分离,从而增强管与管之间的相互作用力,制备了具有致密化结构的碳纳米管薄膜。该致密碳纳米管薄膜表现出超高的屏蔽效能和优异的力学强度。厚度仅为1.85微米的碳纳米管膜,屏蔽效能高达51dB,当厚度增加到14.7微米时,屏蔽效能进一步提升至101dB。此外,由于管与管之间的相互作用力极强,致密化碳纳米管薄膜的拉伸强度高达822MPa。更为重要的是,碳纳米管薄膜表现出优异的可靠性,在强酸/强碱以及高温高湿环境下长达30天后,屏蔽性能不受影响,综合性能优于报道的其他屏蔽材料。  此外,在前期工作中,研究团队设计制备了一系列高效、轻质、柔性的电磁屏蔽材料,并对其电磁屏蔽机理进行了深入探讨,这些材料包括轻质、耐腐蚀的碳包覆银纳米线杂化海绵屏蔽材料,具有高化学稳定性的MXene屏蔽材料,MXene/Ag杂化复合材料,石墨烯/纤维素气凝胶以及掺杂石墨烯屏蔽纸等,为新型屏蔽材料的发展提供了有力的理论与技术支撑。  相关工作得到了中国博士后科学基金、国家重点研发专项、广东省基础与应用基础研究基金项目、深圳先进院优秀青年基金等项目的资助。  论文链接 致密化碳纳米管屏蔽膜的制备及其与电磁波相互作用示意图

发布者:发布时间:

  气凝胶是一种具有三维多孔网络结构的超轻固体材料,具有超低热导率,能够作为一种超级隔热材料,在航天航空、建筑节能、电动汽车及便携式电子设备等领域发挥作用。然而,目前大部分气凝胶均为宏观块体形态,不具备纤细、轻薄、柔长等特征;气凝胶自身具有的弱力学强度使其后加工(如切割、压缩)相对困难。因此,对气凝胶低维宏观形态的设计仍具挑战性,这制约气凝胶材料在限域空间热量管理功能的发挥,例如,未来新兴的5G便携式/可穿戴电子系统的实际热控需求。  为实现气凝胶材料的轻薄化设计,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员张学同团队和海南大学教授廖建和团队合作,寻找到一种可切割、可压缩的气凝胶前驱体,进而发展出一种简易的气凝胶轻薄化设计方法。通过水-叔丁醇共溶剂体系,调控硼酸与三聚氰胺的氢键组装,获得由纳米带相互缠绕、搭接而成的三聚氰胺-二硼酸盐(M·2B)气凝胶块体材料。该气凝胶块体具备可切割、可压缩等特征,具有良好的可加工性能。经过简易的切割、压缩及高温热解,获得柔性、自支撑的氮化硼气凝胶薄膜;通过工艺参数调控,能够调控氮化硼气凝胶薄膜厚度、密度、形状及尺寸,所得氮化硼气凝胶薄膜在室温、液氮及火焰中均可弯曲,表现出良好的力学柔性(如图1所示)。  此外,研究人员以上述氮化硼气凝胶薄膜作为支撑材料,获得氮化硼气凝胶相变薄膜。由于气凝胶自身具有的显著毛细作用力,因此,能够有效束缚并限域熔融态的有机固-液相变材料,防止熔融态相变材料泄露。所得氮化硼气凝胶薄膜表现出良好的形状稳定性,所得氮化硼气凝胶相变复合薄膜具有高相变焓值,且具有优于目前商业化柔性相变材料的热导率(如图2所示)。  气凝胶及其相变复合材料具有以下热控管理潜能:气凝胶薄膜具有低导热率、轻薄等特征,可实现限域空间内热量的隔绝;气凝胶相变复合薄膜能够在温度变化的环境中,可逆的吸收或释放热量,并维持自身温度相对恒定,实现对热能的限域与调制。研究者初步探究氮化硼气凝胶薄膜及其相变复合薄膜在先进电子系统(如便携式、可穿戴、5G等)多元化热控管理中的可行性,并以此提出基于隔热与热能调制的两种热控管理策略及其应用形式与场景(如图3所示)。气凝胶薄膜及相变复合薄膜能够有效改变和调控热流的传输方向,阻止热量向附近生物组织及其他功能单元扩散,为电子系统提供舒适的运行环境和为使用电子器件的人体提供舒适的佩戴或使用环境。  该研究为气凝胶材料的轻薄化设计及限域空间内热能的多元化管理提供理论支持和指导,有望在未来先进的5G便携式电子设备中实现热控管理的多元化应用。相关研究成果以NanoporousBoronNitrideAerogelFilmandItsSmartCompositewithPhaseChangeMaterials为题,发表在ACSNano上。硕士研究生王伯珑、博士李广勇为论文的共同第一作者,张学同与廖建和为论文的共同通讯作者。研究工作得到国家重点研发计划、英国皇家学会-牛顿高级学者基金的资助。  论文链接图1.三聚氰胺-二硼酸盐气凝胶块体材料的可切割性(a-c)、可压缩性(d),氮化硼气凝胶薄膜的力学柔性(c-g)及微观形貌(h-i)图2.不同温度下氮化硼气凝胶相变复合薄膜的光学照片(a)、薄膜的微观形貌(b-d)及热性能(e-g)图3.气凝胶薄膜及相变复合薄膜在便携式电子系统中的热管理示意图

发布者:发布时间:

  10月20日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员徐光辉在云南罗平发现疣齿鱼科鱼类,命名为云南暴鱼。它体长34厘米,是2.44亿年前(中三叠世安尼期)罗平生物群中已知较大的肉食性基干新鳍鱼类,在食物网中占据较高的位置。云南暴鱼的发现和研究更新人们对罗平生物群的食物网结构和三叠纪生物复苏的认识。相关研究结果发表在PeerJ上。  经历二叠纪末生物大绝灭事件之后,三叠纪生物复苏的一个重要标志是建立成熟的食物网,包括生产者、初级消费者、次级消费者和三级消费者(大型肉食动物)。云南罗平保存有中三叠世鱼化石,但是过去未发现大型肉食性基干新鳍鱼类。有人认为,罗平生物群的生活环境水体较浅,海洋生态系统尚未全面恢复。云南暴鱼的发现改变这一认识,结合近年来大型肉食海生爬行动物的发现,表明一个成熟而复杂的食物网已在中三叠世早期建立。  疣齿鱼科是三叠纪体型较大的一类肉食性基干新鳍鱼类,过去以疣齿鱼属为代表,生活在欧洲和华南中、晚三叠世海洋环境,体长可达65厘米。新发现的云南暴鱼是疣齿鱼的近亲,目前只在云南罗平发现,代表疣齿鱼科较古老的属种。与疣齿鱼相比,云南暴鱼的上颌口缘牙齿强壮有力,显示出更强的捕食能力。应用高精度断层扫描技术,发现云南暴鱼与疣齿鱼相似,其下颌内侧和翼骨上都具有粗壮的牙齿,可以碾压猎物的外壳,推测云南暴鱼可捕食罗平生物群中其他的小鱼、甲壳动物、软体动物和双壳类等。通过对云南暴鱼以及其他相关鱼类的研究,研究人员将疣齿鱼科纳入分支系统学研究中,重构早期新鳍鱼类分支进化树。该研究对了解早期新鳍鱼类各主要类群系统发育关系、辐射演化和生态适应具有重要意义。  研究工作获得国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项、中科院前沿科学重点专项和中科院国际合作局对外合作重点项目的资助。  论文链接图1.云南暴鱼正型标本(徐光辉供图)图2.头部高精度断层扫描图(徐光辉供图)图3.云南暴鱼(上,许勇绘)与罗平其他鱼类(下,BrianChoo绘)体型比较图4.新重建的早期新鳍鱼类分支进化树(徐光辉供图)

发布者:发布时间:

  非富勒烯受体材料具有合成简便、能级和带隙更易调节以及形貌稳定性好等优点,因而受到越来越多的关注。在几种不同类型的受体材料中,以acceptor-donor-acceptor(A-D-A)为骨架构型的小分子受体材料的研究较为广泛。近年来,得益于众多A-D-A型非富勒烯受体材料的开发,有机太阳能电池的光电转换效率取得进展。目前,A-D-A型非富勒烯受体材料大多需要有sp3杂化的桥碳原子,这是因为通过桥碳原子上的烷基侧链(或芳香烷基侧链)能够有效减少材料分子的过度聚集同时提升材料溶解性。然而,这些伸展到共轭骨架平面外的侧链会破坏受体材料分子间的紧密-堆积,进而影响其电荷传输及光伏性能的进一步提升。  针对上述问题,中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室研究员郑庆东团队发展了一类共轭骨架上无sp3碳的非富勒烯受体材料体系,并提出利用“邻位侧链”的位阻效应来抑制受体材料分子的过度聚集。同时,研究人员通过优化梯形稠环的芳香性实现对目标受体材料的能级、带隙以及分子取向的调控,提高了材料的电荷传输以及光伏性能。器件优化的最优聚合物太阳能电池的光电转换效率达15.24%。该研究开发了具有合适带隙和聚集性能的高迁移率无sp3桥碳的非富勒烯受体材料,并展示了梯形稠环的芳香性对带隙、能级、分子取向、电荷传输及光伏性能的影响,为新型非富勒烯受体材料的设计与合成提供了新策略。  近日,相关研究结果发表在《德国应用化学》上,论文第一作者为该研究团队副研究员马云龙。研究工作得到国家自然科学基金海峡联合基金重点项目、中科院战略性先导科技专项以及福建省自然科学基金项目的支持。  此前,该研究团队在非富勒烯受体材料的设计与合成,以及器件制备方面取得系列研究进展,相关成果发表在(MaterialsHorizons2020,7,117;ChemistryofMaterials2017,29,7942;ChemistryofMaterials2017,29,9775;ChemistryofMaterials2019,31,5953;JournalofMaterialsChemistryA2019,7,9609)。  论文链接 福建物构所有机太阳能电池材料研究获进展

发布者:发布时间:

  氧化亚氮(N2O)是一种温室气体,对其减排对策的研究逐渐受到学界重视。土壤是N2O排放的重要来源之一,其中,农田土壤占60%以上。茶园农田生态系统大量施氮和土壤酸化等问题,导致其成为具有较高N2O排放系数的农田土壤生态系统。  生物炭在一定程度上改变土壤物理和化学性质,其潜在的“石灰效应”可提高土壤的pH;通过降低铝等有害离子的毒性和移动性及营养元素的可利用性,提高土壤肥力、增加作物产量。近年来,生物炭土壤N2O减排效应已被广泛报道,并对其中的机制有所探究,比如在厌氧条件下,生物炭可调节土壤pH、土壤持水量、通气性和底物的可利用性来限制或调节反硝化过程,以降低土壤N2O排放。目前,学界尚不明确生物炭施用对茶园土壤中氨氧化微生物和真菌的影响。  中国科学院城市环境研究所研究员姚槐应团队以我国浙江杭州西湖龙井种植区选取的经过长期施肥的茶园土壤作为研究对象,通过不同生物炭添加,探究其对茶园土壤的理化性质、N2O排放和土壤微生物群落的影响。通过对比处理和添加1%(质量比)的两种生物炭[豆科类生物质炭(legumebiochar,LB)和非豆类生物质炭(Non-legumebiochar,NLB)]的微宇宙培养试验,研究人员探究生物炭对茶园土壤N2O排放、理化性质和微生物群落结构的影响。生物炭添加改变茶园土壤的理化性质,降低土壤N2O的排放。其中,生物炭的减排效应是基于其添加对土壤pH、无机氮和溶解有机碳(DOC)和真菌群落及反硝化过程功能基因nosZ丰度等的改变而引起。该研究为茶园土壤生物炭添加提高茶园土壤健康提供理论支持与证据。  相关研究成果以BiocharsuppressesN2Oemissionsandaltersmicrobialcommunitiesinanacidicteasoil为题,发表在EnvironmentalScienceandPollutionResearch上。博士生郑宁国为论文第一作者,姚槐应为论文通讯作者。研究工作得到中科院战略重点研究项目和国家自然科学基金项目等的资助。  论文链接 土壤pH(a)、无机氮(b、c)和DOC(d)在30天的单独培养图

最新资讯
上海药物所等在生物活性物质精准识别与靶向治疗研究中获进展
苏州纳米所高性能锂二次电池研究获进展
合肥研究院在循环肿瘤细胞富集和检测研究中获进展
植物所发现植物细胞器基因组新的演化模式
昆明动物所揭示DNA去甲基化与阿尔茨海默病病变之间的关联
大连化物所制备出高效率大面积钙钛矿太阳组件电池
生物物理所等揭示Cas12i2双镁离子依赖的DNA切割机制
分子植物卓越中心揭示天然反义转录本调控microRNA生物合成和植物抗热性机制
李国杰:要形成以产业技术为导向的科技文化
A树脂的W同位素化学分离方法