化学家们合成了一种来自于海绵分子的人工形式 可以对抗帕金森症

化学家们合成了一种来自于海绵分子的人工形式可以对抗帕金森症在一个令人惊讶的转折中，研究小组利用了一种不寻常的、长期被忽视的化合物，即环烯，来控制在实验室中创造该分子的可用形式所需的化学反应的一个关键阶段。据该团队称，这一突破有可能有利于开发其他复杂的分子用于制药研究。他们的研究结果发表在《科学》杂志上。加州大学洛杉矶分校化学和生物化学系KennethN.Trueblood教授和该研究的通讯作者NeilGarg说："今天绝大多数的药物是由合成有机化学制成的，我们在学术界的作用之一是建立新的化学反应，可以用来快速开发药物和具有复杂化学结构的分子，使世界受益。"Garg说，使这些合成有机分子的发展复杂化的一个关键因素被称为"手性"。许多分子--包括lissodendoricacidA--可以以两种不同的形式存在，它们在化学上是相同的，但彼此是三维镜像，就像左手和右手。每个版本都被称为对映异构体。当用于制药时，一个分子的对映异构体可能具有有益的治疗效果，而另一个可能完全没有作用--甚至证明是危险的。不幸的是，在实验室中创造有机分子时，往往会产生两种对映异构体的混合物，而用化学方法去除或逆转不需要的对映异构体，会给整个过程带来困难、成本和延误。为了应对这一挑战，并快速有效地只生产几乎只在自然界中发现的lissodendoricacidA的对映异构体，Garg和他的团队在他们的12步反应过程中采用了环烯烃作为中间物。这些高活性的化合物在20世纪60年代首次被发现，此前从未被用来制造如此复杂的分子。"环烯烃，自从半个多世纪前发现以来，它们在很大程度上被遗忘了。这是因为它们具有独特的化学结构，并且在生成时只存在几分之一秒。"该团队发现，他们可以利用这些化合物的独特品质来生成环烯烃的一个特定手性版本，这反过来又导致了化学反应，最终几乎完全产生了所需的lissodendoricacidA分子的对映异构体。化学家们说，虽然能够合成生产lissodendoricacidA的类似物是测试该分子是否可能拥有适合未来治疗的品质的第一步，但合成该分子的方法可以立即让参与制药研究的其他科学家受益。Garg说："通过挑战传统思维，我们现在已经学会了如何制造环烯烃，并利用它们来制造像lissodendoricacidA这样的复杂分子。我们希望其他人也能使用环烯烃来制造新药。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345513.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345513.htm

科学家揭开了富勒烯经典足球形状分子的形成之谜

科学家揭开了富勒烯经典足球形状分子的形成之谜一个国际研究小组利用PSI的瑞士SLS同步辐射光源，成功地观察并了解了宇宙中富勒烯的形成。“我们是星尘，我们是金色的。我们是十亿年前的碳。”在他们在伍德斯托克表演的歌曲中，美国乐队Crosby、Stills、Nash&Young总结了人类的本质组成：星尘。任何对天文学稍有了解的人都可以证实这支美国乐队的话——行星和我们人类实际上都是由燃烧殆尽的超新星产生的尘埃和数十亿年前的碳化合物组成的。宇宙是一个巨大的反应堆，了解这些反应意味着了解宇宙的起源和发展——以及人类从何而来。过去，富勒烯及其衍生物在宇宙中的形成一直是个谜。这些碳分子呈足球、碗或小管的形状，于80年代首次在实验室中被创造出来。2010年，红外太空望远镜斯皮策在行星状星云Tc1中发现了具有足球特征形状的C60分子，称为巴基球。因此，它们是迄今为止已知存在于更远宇宙中的最大分子我们的太阳系。但它们实际上是如何形成的呢？来自火奴鲁鲁、迈阿密和天津的一组研究人员现已完成分子形成的重要反应步骤，并得到PSI和同步加速器真空紫外(VUV)光束线的积极支持光源瑞士SLS。“PSI提供独特的实验设施，这就是我们决定与PSI的PatrickHemberger合作的原因，”来自夏威夷大学檀香山分校的RalfKaiser说，他是该领域的国际领先研究人员。在PSI从事VUV光束线研究的科学家PatrickHemberger建造了一个微型反应器，用于实时观察富勒烯的形成。在1000摄氏度的温度下，在反应器中产生了环烯自由基(C20H9)。这个分子看起来像一个沙拉碗，好像是从C60巴基球上切下来的。这个自由基是高度反应性的。它与乙烯基乙炔(C4H4)发生反应，在碗的边缘沉积一层碳。“通过多次重复这个过程，分子会长成纳米管的端盖。我们已经设法在计算机模拟中证明了这种现象，”佛罗里达国际大学化学教授、该研究的作者之一亚历山大·梅贝尔解释说。但这并不是研究人员的唯一目标：“我们想证明这种反应在物理上是可能的，”RalfKaiser补充道。该反应产生不同的异构体——质量相同但结构略有不同的分子。使用标准质谱法，所有这些变体都会产生相同的信号。但是当使用团队采用的光电子光离子符合光谱法时，结果是不同的。“通过这种技术，测量曲线的结构可以得出关于每个异构体的结论，”PatrickHemberger解释说。RalfKaiser说：“宇宙包含着分子和化学反应的狂野丛林——并不是所有的分子和化学反应都可以在望远镜的信号中被清楚地分类。我们已经从模型中知道宇宙中同时存在环烯和乙烯乙炔。现在可以确认这些分子实际上构成了富勒烯的组成部分。这就是为什么PSI的实验对我们如此有价值。”但在NatureCommunications上的成功发表并不是故事的结局。研究人员希望进行更多实验，以了解经典的巴基球以及具有60个碳原子的足球形富勒烯分子和具有更多原子的微小纳米管是如何在宇宙中形成的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365199.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365199.htm

科学家利用CRISPR工具识别导致肝癌的基因突变

科学家利用CRISPR工具识别导致肝癌的基因突变CSHL的科学家们在小鼠身上创造了两种肝脏肿瘤亚型，上面的图像。左边的图像显示了一种肝脏肿瘤亚型，它与人类肝癌的最常见形式--肝细胞癌有关。右边是一种与较罕见的肝癌有关的肿瘤亚型，主要发现于儿童，名为肝母细胞瘤。基因包含产生蛋白质所需的信息。拼接是一个过程，从基因编码的信息中复制的RNA信息在被用作制造特定蛋白质的蓝图之前被编辑。源自单一基因、功能高度相似但氨基酸序列不同的蛋白质被称为异构体。异构体的产生是身体对一个基因或蛋白质的特性进行模仿的方式。不同的异构体可以导致不同类型的癌症肿瘤的形成。这些肿瘤亚型很难在实验室中产生，因此难以研究。为了更好地了解异构体如何导致不同类型肝癌的产生，一项新的研究使用基因编辑工具CRISPR/Cas9来研究不同的异构体如何导致不同肿瘤亚型的发展。该研究的通讯作者SemirBeyaz说："每个人都认为癌症只是一种类型。但是有了不同的异构体，你最终会出现具有不同特征的癌症亚型。"研究人员使用CRISPR/Cas9锁定了小鼠基因CTNNB1的一个部分。CTNNB1基因提供了制造一种叫做β-catenin的蛋白质的指令，这种蛋白质参与调节和协调细胞间的粘附，并参与基因转录。以前的研究已经确定β-catenin是一种有效的致癌基因，这种基因可以将健康细胞转化为肿瘤细胞。CTNNB1基因的突变与广泛的癌症有关，包括肝癌和结肠癌。CTNNB1基因第3外显子的突变--外显子是编码蛋白质的DNA或RNA的一个部分--是参与肿瘤形成的基因转录的关键。在目前的研究中，研究人员希望确定β-catenin突变如何推动肝癌肿瘤亚型的发展，即肝细胞癌（HCC）和肝母细胞瘤（HB）。HCC是成人肝癌中最常见的类型，约占所有肝癌的90%，而HB是一种罕见的肝癌形式，常见于儿童。通常，CRISPR/Cas9技术被用来通过移除DNA序列的部分来抑制基因功能（功能丧失）。但在这里，研究人员首次将其用于功能增益研究，在小鼠中创造不同的致癌突变。以这种方式使用CRISPR/Cas9刺激了蛋白质的活性，因此也刺激了肿瘤的生长。通过对肿瘤亚型、HCC和HB进行基因测序，研究人员发现，CRISPR/Cas9诱导的β-catenin异构体推动了肝脏肿瘤亚型。Beyaz说："我们能够确定那些与不同癌症亚型相关的异构体。对我们来说，这是一个令人惊讶的发现"。为了证实这些异构体导致了突变，研究人员测试了他们是否能够在不使用CRISPR的情况下在小鼠中产生肝癌亚型。他们发现确实可以。该研究强调了在功能增益研究中使用CRISPR/Cas9的潜力，并创造了一种模拟某些肝脏肿瘤亚型的新方法。它还进一步证明了外显子3在肿瘤发展中的作用以及靶向外显子跳过的好处。外显子跳过是一种疗法，它使用突变特异性反义寡核苷酸（AON）--一种实验室制造的可以与特定RNA分子结合的DNA或RNA位点--来诱导RNA剪接，使细胞"跳过"有问题的或错位的外显子。研究人员希望他们的发现可能会指导未来对癌症的新治疗干预措施的研究。Beyaz说："最终，我们想做的是找到研究癌症生物学的最佳模型，以便我们能够找到治疗方法。"该研究发表在《病理学杂志》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354177.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354177.htm

不只是一种类型 - 识别癌症基因的多种个性

不只是一种类型-识别癌症基因的多种个性近距离观察小鼠的肝脏；使用SemirBeyaz实验室设计的一种新的基因编辑策略，具有深色中心的细胞变成了癌症。资料来源：Beyaz实验室/冷泉港实验室现在，冷泉港实验室的SemirBeyaz助理教授利用CRISPR-Cas9基因编辑工具开发了一种新技术，用于模拟某些亚型的肝癌肿瘤。基因包含了我们身体创造蛋白质所需的信息。由同一基因产生的高度相似的蛋白质被称为异构体。不同的异构体产生不同的肿瘤。这个过程被称为外显子跳转，即一个基因的多个部分被缝合在一起，以制造不同版本的蛋白质。CSHL的科学家在小鼠身上创造了两种肝脏肿瘤亚型，如上图所示。左边的图像显示了一种肝脏肿瘤亚型，它与人类肝癌的最常见形式--肝细胞癌有关。右边是一种与较罕见的肝癌有关的肿瘤亚型，主要在儿童中发现，名为肝母细胞瘤。资料来源：Beyaz实验室/冷泉港实验室"每个人都认为癌症只是一种类型，"Beyaz解释说。"但是有了不同的异构体，你就会出现具有不同特征的癌症亚型"。Beyaz和他的同事通过用CRISPR锁定小鼠基因的一个部分Ctnnb1，产生了两种不同的肿瘤亚型。该工具主要用于抑制基因功能。这是第一次用CRISPR在小鼠体内产生不同的致癌功能增益突变。这些突变增强了蛋白质的活性以促进肿瘤的生长。该团队对每个肿瘤亚型进行了测序，以弄清哪种同构体与他们观察到的差异有关。Beyaz说："我们能够确定那些与不同癌症亚型相关的异构体。"对我们来说，这是一个令人惊讶的发现"。为了确认这些异构体确实造成了差异，研究人员们在不使用CRISPR的情况下在小鼠体内产生了这些异构体。他们发现，他们确实能够生成具有各自特征的两种不同的肿瘤亚型。这两种肝脏肿瘤亚型在人类中也有发现。Beyaz所针对的突变可以导致结肠癌和肝癌。瞄准外显子跳转已经成为治疗癌症和其他疾病的潜在治疗方法。Beyaz的新研究方法允许研究人员使用CRISPR在活体小鼠细胞中研究这一现象。该平台有朝一日可以帮助研究人员开发新的治疗干预措施。Beyaz解释说，"我们想做的是找到研究癌症生物学的最佳模型，以便我们能够找到治疗方法"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356181.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1356181.htm

新型分子光开关可以以三种不同的形式存在 有望打开数据存储新时代

新型分子光开关可以以三种不同的形式存在有望打开数据存储新时代这项研究开发了一种方法，可通过控制倍率和光异构化条件在不同形式之间进行定量切换。图片来源：LucieWohlrábová/IOCBPrague尽管科学家们知道类似的分子可以进入第三种状态，但他们选择不对其进行研究。理由是他们无法控制各个分子形态之间的转换，第三种形态的存在只会使分子的行为复杂化。现在，TomášSlanina博士领导的研究小组的研究人员克服了这一障碍。由博士生JakubCopko和TomášSlanina博士共同撰写的相关论文现已发表在《化学通讯》（ChemicalCommunications）杂志上。论文作者之一JakubCopko说："我们能够随心所欲地在三种状态之间精确、有选择地切换分子。"光开关的结构变化通常表现为其宏观特性的改变。例如，当暴露在特定参数的光线下时，分子会改变颜色，甚至肉眼可见。例如，蓝色可以变成黄色，反之亦然，这两种颜色可以分别被视为0和1。因此，单个分子的功能与内存位相同，也很容易读取。TomášSlanina博士指出："不过，它们之间有一个区别，那就是由于体积微小，它们能够存储的信息量要比硅基芯片多出一个数量级：这一切只有在光开关足够稳定，不会在没有光的情况下自发地在不同状态之间切换的情况下才能实现。正是这一要求至今难以满足，因此专家们甚至从未尝试过在一个分子内实现向第三种状态的转换。多亏了我们现在的发现，这才成为可能。"从第二种状态过渡到第三种状态时，发生重大变化的不是颜色，而是分子的几何形状。当需要对分子进行"塑形"，使其与目标活性中心相吻合，或反之，将其挤出目标活性中心时，这一点就显得尤为方便。所有这些都是由特定波长的光脉冲触发的。可能的实际应用范围非常广泛。然而，由于它是最近才发现的，专家们才刚刚开始发掘它的潜力。JakubCopko（左）和布拉格IOCB氧化还原光化学组组长TomášSlanina。图片来源：TomášBelloň/布拉格IOCBTomášSlanina小组的科学家们长期以来一直在研究光开关。具体来说，他们一直在关注一种被称为"fulgids"的物质，尽管与其他光开关相比，这种物质通常具有更好的特性，但全世界只有少数几个实验室在研究这种物质。原因很简单：迄今为止，它们的制备非常复杂。不过，JakubCopko也设法消除了这一障碍。他解释说："当我开始攻读博士学位时，我需要花费长达一个月的时间才能制备出一个fulgids。现在，多亏了我们的化学捷径，一个下午就能做好。"他采用所谓的单锅反应，即所有化学转化都在一个烧瓶中进行，无需分离和纯化所有中间产物。这不仅大大加快了制备过程，而且使反应更纯净，产率更高，并减少了对环境的影响。TomášSlanina补充道："我们正在努力确保fulgids不仅仅是教科书上的一类物质，而是能够得到更广泛的关注。它可以推动全球光开关领域的发展。"得益于他的研究小组的工作，这种光开关的制备现在变得非常简单，即使没有任何光开关化学方面的经验，也可以在任何合成化学实验室完成。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426261.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426261.htm

"纳米激元晶体管"可以用光处理数据 绕过晶体管的物理缺陷

"纳米激元晶体管"可以用光处理数据绕过晶体管的物理缺陷由物理系的Kyoung-DuckPark教授和YeonjeongKoo教授领导的POSTECH研究小组，与俄罗斯ITMO大学在VasilyKravtsov教授指导下的一个小组合作开发了一个"纳米激元晶体管"。这种创新装置利用了基于异质结构的半导体中的层内和层间激子，解决了传统晶体管中存在的限制。"激发子"负责半导体材料的光发射，由于其电中性状态下光和材料之间的自由转换，是开发下一代发热较少的发光元件和量子信息技术光源的关键。在半导体异质层中有两种激子，它是由两个不同的半导体单层堆叠而成的：水平方向的层内激子和垂直方向的层间激子。两个激子发出的光学信号具有不同的光、持续时间和相干时间。这意味着对这两种光信号的选择性控制可以实现双比特激子晶体管的开发。然而，由于半导体异质结构的非均质性和层间激子的低发光效率，再加上光的衍射极限，在纳米级空间控制层内和层间激子是具有挑战性的。李庆宇、朴京悳教授和顾妍贞资料来源：POSTECH该团队在之前的研究中提出了通过用纳米级尖端压制半导体材料来控制纳米级空间的激子的技术。这一次，研究人员有史以来第一次能够在不直接接触激子的情况下，根据尖端的偏振光远程控制激子的密度和亮度效率。这种结合了光子纳米腔和空间光调制器的方法最显著的优点是，它可以可逆地控制激子，最大限度地减少对半导体材料的物理损害。而且，利用"光"的纳米激子晶体管可以帮助以光速处理大量数据，同时最大限度地减少热能损失。人工智能（AI）进入我们生活的速度超过了我们的预期，它需要大量的数据进行学习，以提供对用户真正有帮助的好答案。随着越来越多的领域利用人工智能，不断增加的信息量应该被收集和处理。这项研究有望提出一个适合数据爆炸时代的新数据处理策略。研究论文的共同第一作者之一YeonjeongKoo说："纳米超声晶体管有望在实现光学计算机方面发挥不可或缺的作用，这将有助于处理由人工智能技术驱动的海量数据。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1355363.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1355363.htm