谷歌 DeepMind 发布 AlphaFold 3：可预测药物如何与蛋白质相互作用

谷歌DeepMind发布AlphaFold3：可预测药物如何与蛋白质相互作用谷歌DeepMind公司近日推出了AlphaFold3，通过预测所有生命分子是如何相互作用的，加速寻找新药和探索新的治疗方法，治疗癌症、帕金森氏症、疟疾、肺结核等疾病。AlphaFold3能够预测人体每个细胞分子的复杂形状，以及如何相互连接，以及其中最小的变化如何影响可能导致疾病的生物功能。AlphaFold3能够生成活细胞及其联合3D结构，预测数百万种组合的相互作用，准确率要比现有常规方法高50%，并且可以在几秒钟内生成通常需要数月或数年才能完成的预测。科学家和医学专家希望借助AlphaFold3，深入研究抗体和药物的相互作用，寻找更好的治疗方法。DeepMind创始人兼首席执行官DemisHassabis表示，该项目为研究人员提供了一套比较完整的“工具集”，不仅大幅提高研发新药物的速度，而且可以改变人类对生物世界的理解。来源，频道：@kejiqu群组：@kejiquchat

Google DeepMind 推出可预测所有生命分子的结构和相互作用的 AlphaFold 3

GoogleDeepMind推出可预测所有生命分子的结构和相互作用的AlphaFold3GoogleDeepMind今天在博客中介绍了和IsomorphicLabs共同开发的AlphaFold3，一种新型生命科学AI模型。该模型在准确预测蛋白质、DNA、RNA、配体等的结构基础之上，新增了对其相互作用的预测，相比当前最先进的方法至少有50%以上的提升，Google希望它能够改变对生物世界和药物发现的理解。该模型的论文已经发表在最新一期自然杂志上。现在，科学家可以通过新推出的易于使用的研究工具AlphaFoldServer免费使用该模型大部分功能，包括免费的2亿个蛋白质结构的数据库。——，

科学家揭秘细菌物种间的相互作用与组织动态模式

科学家揭秘细菌物种间的相互作用与组织动态模式由于两种细菌物种之间的追逐相互作用，可以创建结构模式。在一个新模型中，马克斯·普朗克动力学与自组织研究所(MPI-DS)的科学家描述了个体层面的相互作用如何导致物种的自组织，他们的发现提供了对集体行为一般机制的见解。在最近的一项研究中，MPI-DS生命物质物理系的科学家开发了一个模型来描述细菌群体中的通讯途径。细菌通过感知环境中化学物质的浓度并调整其运动来表现出整体的组织模式。“我们模拟了两种细菌之间的非互惠相互作用，”第一作者YuDuan解释道。“这意味着物种A正在追逐物种B，而物种B的目标是排斥物种A。”研究人员发现，仅仅这种追逐和避免的相互作用就足以形成一种结构模式。生成的模式的类型取决于交互的强度。这补充了之前的一项研究，其中提出了一个模型，该模型还包括细菌的种内相互作用，以形成一种模式。根据两个物种A和B之间的追逐和避免相互作用，不同的自组织模式可以在全球层面上进化。图片来源：MPI-DS/LMP在这个新模型中，还包括细菌运动的影响，不需要粘附或对齐来形成包含数百万个体的复杂超级结构。“虽然细菌种群动态显示出整体秩序，但在个体细菌水平上情况并非如此。特别是，单个细菌似乎以无序的方式移动，其结构只有在更高的水平上才可见，这非常令人着迷。”MPI-DS生命物质物理系组长BenoîtMahault总结道。该模型还允许考虑两个以上的物种，增加可能的相互作用和新兴模式的数量。值得注意的是，它也不限于细菌，还可以应用于各种集体行为。其中包括光控微型游泳者、群居昆虫、动物群体和机器人群。因此，这项研究提供了关于在具有许多组件的网络中形成大规模结构的机制的一般见解。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1389173.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1389173.htm

揭开层状材料中水-离子相互作用的秘密

揭开层状材料中水-离子相互作用的秘密封闭的纳米空间的图像，其中水分子围绕着离子的结构。资料来源：艺术行动公司，福井高哉这些发现最近发表在《自然通讯》杂志上。许多材料在微观或纳米尺度上采取分层形式。例如，当干燥时，粘土类似于一系列相互堆叠的薄片。然而，当这种分层材料遇到水时，水可以被限制并融入层与层之间的缝隙或孔中，或者更准确地说，是"孔"。当水分子或其组成元素，特别是氢氧根离子（一种由单个氧原子和单个氢原子组成的带负电荷的离子）被整合到材料的结晶结构中时，也会发生这种"水化"。这种类型的材料，即"水合物"，不一定是"湿"的，即使水现在是它的一部分。水合作用也可以大大改变原始材料的结构和特性。在这种"纳米细化"中，水化结构--水分子或其组成元素的排列方式--决定了原始材料储存离子（带正电或负电的原子或原子组）的能力。这种水或电荷的储存意味着这种层状材料，从传统的粘土到层状金属氧化物，以及关键的是它们与水的相互作用，具有广泛的应用，从水净化到能源储存。然而，研究这种水合结构和这种层状材料的离子储存机制中的离子配置之间的相互作用已被证明是一个巨大的挑战。而分析这些水合结构在这些离子的任何运动过程中如何变化（'离子传输'）的努力则更加困难。(a)具有不同宿主电荷密度的层状材料中的层间结构示意图。在层间空间中，水分子被纳入未被电荷补偿离子填充的宿主电荷的孔隙中。(b)具有能量耗散监测功能的石英晶体微天平（QCM-D）在具有不同宿主电荷密度的LDH中的离子交换反应曲线，显示了频率（Δf）和耗散（ΔD）的变化。资料来源：修改自TomohitoSudare等人，NatCommun（2022）13,6448。最近的研究表明，这种水的结构和与层状材料的相互作用在赋予后者高的离子存储能力方面起着重要作用，所有这些反过来又取决于承载水的层的灵活性如何。在层与层之间的空间里，任何没有被离子填充的孔隙都会被水分子填充，从而帮助稳定层状结构。该研究的通讯作者、信州大学超材料研究计划的材料化学家KatsuyaTeshima说："换句话说，水结构对层间离子的结构很敏感。而在许多不同的晶体结构中，这种离子配置控制着可以储存多少离子，但直到现在这种配置还很少被系统地研究。"因此，手岛的研究小组寻求"具有能量耗散监测功能的石英晶体微天平"（QCM-D）来帮助他们进行理论计算。QCM-D本质上是一种像天平秤一样工作的仪器，可以在纳米水平上测量极其微小的质量和分子相互作用。该技术还可以测量能量损失的微小变化。研究人员利用QCM-D首次证明了可以通过实验观察到限制在层状材料纳米空间内的水分子结构的变化。他们通过测量材料的"硬度"来做到这一点。他们调查了一类带负电的粘土的层状双氢氧化物（LDH）。他们发现，当任何离子交换反应发生时，水合结构与LDHs的硬化有关（一种离子与另一种离子的交换，但有相同的变化）。"换句话说，离子相互作用的任何变化都起源于离子融入纳米空间时发生的水化结构的变化，"该研究的合作者、现在东京大学的苏达雷（TomohitoSudare）补充说。此外，研究人员发现，水合结构高度依赖于层状材料的电荷密度（每单位体积的电荷量）。这反过来又在很大程度上制约着离子存储能力。研究人员现在希望将这些测量方法与离子的水合结构知识结合起来，设计出新的技术来提高层状材料的离子存储能力，从而有可能为离子分离和可持续能源存储开辟新的途径。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348163.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348163.htm

操控"量子光"的空前突破 让光子与人造原子相互作用

操控"量子光"的空前突破让光子与人造原子相互作用艺术家对光子与人造原子相互作用后如何结合的印象。资料来源：巴塞尔大学爱因斯坦在1916年提出的刺激性光发射被广泛观察到，用于大量的光子，并为激光的发明奠定了基础。通过这项研究，现在已经观察到了单光子的刺激发射。具体来说，科学家们可以测量一个光子和一对绑定的光子从一个量子点（一种人工创造的原子）散射出来的直接时间延迟。悉尼大学物理学院的SahandMahmoodian博士和这项研究的共同主要作者说："这为操纵我们可以称之为'量子光'打开了大门。这一基础科学为量子增强测量技术和光子量子计算的进步开辟了道路。"来自悉尼大学物理学院的联合主要作者SahandMahmoodian博士。资料来源：悉尼大学一个多世纪前，通过观察光与物质的相互作用，科学家们发现光不是一束粒子，也不是能量的波型--而是同时表现出这两种特性，即所谓的波粒二象性。光与物质相互作用的方式继续让科学家和人类的想象力着迷，既因为其理论上的美丽，也因为其强大的实际应用。无论是光如何穿越星际介质的广阔空间，还是激光的发展，对光的研究都是一门具有重要实际用途的科学。没有这些理论基础，几乎所有的现代技术都是不可能的。没有移动电话，没有全球通信网络，没有计算机，没有GPS，没有现代医学成像。联合第一作者巴塞尔大学纳米光子学小组的娜塔莎-托姆博士。在通信中使用光--通过光导纤维--的一个优势是，光能包，即光子不容易相互影响，这创造了近乎无失真的光速信息传输。然而，我们有时希望光能够相互作用。在这里，事情变得很棘手。例如，光被用来测量距离的微小变化，使用的仪器称为干涉仪。这些测量工具现在很普遍，无论是在先进的医学成像中，还是在对牛奶进行质量控制等重要但也许更平凡的任务中，或是以LIGO等精密仪器的形式，它在2015年首次测量了引力波。量子力学定律对此类设备的灵敏度设定了限制。这个限制是在测量的敏感程度和测量设备中的平均光子数量之间设定的。对于经典激光，这与量子光不同。联合主要作者、巴塞尔大学的娜塔莎-托姆博士说。"我们建造的设备在光子之间诱发了如此强烈的相互作用，我们能够观察到一个光子与之相互作用与两个光子之间的差异。"我们观察到，与两个光子相比，一个光子被延迟了更长的时间。有了这种真正强大的光子-光子互动，两个光子以所谓的双光子束缚状态的形式变得纠缠在一起。"像这样的量子光有一个优势，即原则上它可以用更少的光子进行更敏感的测量，具有更好的分辨率。这对于生物显微镜的应用非常重要，因为大的光强度可能会损坏样品，而且要观察的特征特别小。Mahmoodian博士说："通过证明我们可以识别和操纵光子结合状态，我们已经向利用量子光的实际用途迈出了重要的第一步。我研究的下一步是看这种方法如何被用来产生对容错量子计算有用的光态，这是由数百万美元的公司，如PsiQuantum和Xanadu追求的。"Tomm博士说："这个实验是令人惊艳的，不仅因为它验证了一个基本的效应--刺激发射--的终极极限，而且它还代表了向先进应用迈出的巨大技术一步。我们可以应用同样的原理来开发更有效的设备，给我们提供光子束缚状态。这对广泛领域的应用是非常有希望的：从生物学到先进的制造业和量子信息处理。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350677.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350677.htm

科学家揭开量子化涡旋运动的谜团 解释其与正常流体之间的相互作用

科学家揭开量子化涡旋运动的谜团解释其与正常流体之间的相互作用尽管物理学界已经提出了几种理论模型，但尚不清楚哪种模型是正确的。由大阪都立大学科学研究生院和南部洋一郎理论与实验物理研究所的MakotoTsubota教授和特聘助理SatoshiYui教授领导的研究小组与佛罗里达州立大学和庆应义塾大学的同事合作，以数值方式研究了量子化涡旋与法向流体之间的相互作用。 根据实验结果，研究人员决定了几个理论模型中最一致的一个。他们发现，考虑正常流体变化并包含理论上更准确的相互摩擦的模型与实验结果最相符。平面以上量化涡旋环的可视化（绿色曲线），正常流体涡旋环（红色半圆）。资料来源：MakotoTsubota,OMU“这项研究的主题是量子化涡旋与正常流体之间的相互作用，自从我40年前开始在这一领域进行研究以来，一直是一个巨大的谜团，”坪田教授说道。“计算的进步使得解决这个问题成为可能，我们佛罗里达州立大学的合作者出色的可视化实验取得了突破。正如科学中经常发生的情况一样，技术的后续发展使得阐明这一问题成为可能，这项研究就是一个很好的例子。”他们的研究结果于2023年5月23日发表在《自然通讯》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367417.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367417.htm