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有关冷冻电镜解析的人源蛋白酶体26S全酶高分辨三维动态结构的研究
蛋白酶体是细胞中用来调控特定蛋白质的浓度和清除错误折叠蛋白质的主要机制的核心组成部分，是细胞中最普遍的不可或缺的大型全酶超分子复合机器之一，也是迄今为止发现的最大的蛋白降解机器。人源蛋白酶体全酶包含至少64个亚基，由盖子 (Lid)和基座(Base)亚复合体组成的调控颗粒RP(Regulatory Particle)所激活。2016年，该课题组与其合作者在《美国科学院院刊》报道了人源蛋白酶体的基态近原子分辨的冷冻电镜结构，以及三个亚纳米分辨的RP-CP亚复合体亚稳或过渡态的共存结构，并首次发现其中一个亚稳态构象的CP的底物转运通道处于开放状态（见PNAS 2016, 113: 12991-12996）。这一发现被德国马普所Baumeister课题组及其合作者在2017年的一篇《美国科学院院刊》论文中通过酵母蛋白酶体全酶的冷冻电镜亚纳米精度分析进一步证实、引用和比较（见PNAS 2017, 114, 1305-1310）。然而，在这些工作中，CP开放态的全酶结构离近原子分辨还有较大距离，未能充分揭示人源蛋白酶体全酶的激活后的运动行为。毛有东、欧阳颀课题组及其合作者在前期工作的基础上，利用他们自主开发的基于统计流行算法的高性能计算软件ROME（见PLoS ONE 2017, 12:e0182130）与优化的冷冻电镜处理方法，对ATP-γS结合状态下的人源蛋白酶体的全酶冷冻电镜单颗粒数据展开了深入分析，得到了6个共存的动态结构，其中包括3.6埃分辨率的基态结构，3.5埃的开放态CP结构，和三个CP开放态对应的亚稳简并态全酶4.2埃，4.3埃和4.9埃的结构。另外两个中间态结构分辨率为7.0埃和5.8埃。三个CP开放态对应的全酶结构的主要差别在于位于RP的AAA-ATPase激酶马达模块，伴随其不同的构象变化，至少有四个ATP-γS分子稳定结合在不同的AAA-ATPase亚基上，为其在不同核酸结合状态下形成的非稳定动态构象提供了重要证据。该研究首次观察到位于AAA-ATPase激酶马达模块中心的底物转运通道呈现从螺旋到鞍形不同的拓扑结构变化，为进一步分析底物和蛋白酶体全酶的相互作用奠定了重要基础。人源蛋白酶体全酶AAA-ATPase马达模块中心的底物转运通道发生大幅度的拓扑变构
北京大学
2021-04-11
基于聚焦离子束－扫描电子显微镜双束的材料微纳结构精确三维重构技术
基于聚焦离子束－扫描电子显微镜双束(FIB-SEM)的切割－扫描操作, 能够使材料的微纳结构在三维空间的精确重构得以实现。经过多年经验的积累，已开发出一套针对拥有复杂微纳结构的金属陶瓷复合材料进行三维重构的技术解决方案。该技术在固体氧化物燃料电池领域，为固体多孔电极材料的微纳尺度精确定量分析提供了有力的技术支持。作为本领域的知名专家,美国西北工业大学的 Scott A. Barnett 教授曾在国际 SOFC 领域规模最大的年会 International Symposium on SOFC 中重
哈尔滨工业大学
2021-04-14
一种湍流边界层载荷模型的等效方法
本发明公开了一种湍流边界层载荷模型的等效方法，包括如下步骤：（１）湍流边界层载荷模型经等效后形成等效完全随机面压载荷模型；（２）确定所述等效完全随机面压载荷模型的等效相关函数的量级；（３）确定结构弯曲波长及湍流边界层载荷特征波长，进而计算一致性频率，在此基础上确定等效随机面压载荷模型的适用频率范围。本发明提供的一种湍流边界层载荷模型的等效方法，是一种将湍流边界层载荷模型等效为完全随机面压载荷模型的技术，该技术可有效降低湍流边界层载荷作用下结构动响应分析的计算量，缩短设计周期，节约设计成本。
东南大学
2021-04-11
等效负折射率平板透镜（可交互全息空气影像）
等效负折射率平板透镜又称 DCT-plate，该技术通过光场重构原理，将发散的光线在空中重新汇聚，从而形成不需要介质承载的实像。根据场景需要，可设置不同的影像呈现角度，结合体感互动装置实现人与实像的直接交互。该技术现处于世界领先地位！
中国科学技术大学
2021-04-14
宏观超分子自组装铀分离的新方法
低碳排放的核能被认为是解决世界日益增长的清洁能源需求最有希望的方案之一。铀是生产核能的重要原料，其分离和提纯引起了研究者们的广泛兴趣。溶剂萃取是目前最成熟的铀分离和提纯技术。然而传统的萃取流程步骤较多，需要进行反萃和进一步浓缩等后续处理才能达到最终分离富集目标金属离子的目的。由此带来一个棘手的问题，即传统的萃取往往伴随着大量的有机废液甚至放射性废液产生，这些废物如不能得到妥善处理和处置，将给环境带来巨大的潜在威胁。 宏观超分子自组装（Macroscopic supramolecular assembly, MSA）是超分子化学的研究前沿。要实现宏观尺度的超分子自组装，有两个必须满足的条件：第一，组装模块之间要有分子间相互作用力；第二，要有持续的驱动力推动这些组装模块相互靠近，使他们的距离达到纳米尺度以下，让大量的分子间相互作用力能够发生，从而实现宏观自组装。马朗戈尼效应(Marangoni effect)是实现宏观尺度超分子自组装的一种理想的驱动力。然而，表面张力梯度引起的马朗戈尼效应通常持续时间较短，导致组装效率较低。
北京大学
2021-04-11
碳纳米管复合材料宏观性能评估方法
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
目前碳纳米管复合材料的制备过程影响因素复杂，制备结果不确定性大。 针对此难题，本成果建立了一种碳纳米管复合材料宏观性能的评估标准，将碳纳米管界面空间填充程度与复合材料的宏观性能联系起来，实现最终复合材料性能的评估和预测。
本成果基于碳纳米管微观形貌表征和电镜分形维数计算，研发了一种碳纳米管界面的数量和均匀度（即界面空间填充程度）评估方法，首先，实现碳纳米管分形界面空间填充程度的定量化表征。其次，基于该定量化表征方法阐明碳纳米管界面空间填充程度与聚合物基复合材料性能间的关系。结果表明，复合材料的电导率和机械强度分别随界面空间填充程度的增大呈指数和线性增加。这种对应关系建立起了界面空间填充程度和碳纳米管复合材料宏观性能间的直接联系，且该联系与生产过程中采用的碳纳米管分散方法、碳纳米管浓度、碳纳米管类型以及复合基体无关。本成果普遍适用于碳纳米管复合材料的宏观性能评估，也可推广至各类纳米填充复合材料，对于指导纳米填充复合材料的制备具有十分重要意义。
华中科技大学
2022-07-27
一种通过牙颌石膏模型CT数据和牙颌的全景透视图重建全牙的三维模型方法
本发明提供了一种通过牙颌石膏模型CT数据和牙颌的全景透视图重建全牙的三维模型方法，它采用以下技术方案：使用口腔专用锥形束CT(CBCT)扫描牙颌石膏模型，获得石膏牙模CT数据；对石膏牙模CT数据进行三维重建，获得牙颌的三维几何模型；提取牙冠的三维几何模型；提取全景透视图上牙齿侧面轮廓信息，结合牙冠模型生成牙根的三维几何模型；组合牙冠和牙根的三维几何模型为全牙三维模型。本发明可以在全景透视图只有牙齿侧面轮廓的二维信息的基础上，根据CT数据中牙冠部分的三维几何信息，生成全牙的三维几何数字化模型。本发明能应用于全景透视图中的每一颗牙齿，生成带有精确牙列的牙颌模型，可以应用于牙颌正畸矫正、计算机模拟排牙。
浙江大学
2021-04-11
南京大学沈群东课题组：芯片热管理变革技术-三维导热网络助力的低碳固态电制冷
随着5G芯片的高速发展，高效和精确的热管理成为重大挑战。经典的被动散热系统利用空气或液体的强制循环将热量递送到外部。
南京大学
2022-10-12
同源染色体间的相互作用模式、三维结构、染色质动态、组蛋白修饰及其对基因表达的影响
该研究利用两个不同品系小鼠杂交获得杂交小鼠，构建杂交小鼠父本与母本的Hi-C、ChIP-seq、RNA-seq等组学数据。根据杂交小鼠的多态位点和小鼠品系特异基因型把杂交小鼠组学数据分成父本来源基因组和母本来源基因组，这样就可以在单倍型水平构建三维基因组和研究基因调控。分析表明，同源染色体具有高度相似的相互作用模式，这种相互作用模式的相似性与其等位基因的共表达水平高度相关。
南方科技大学
2021-04-14
一种具备三维多孔结构的纳米二氧化钛-石墨烯复合材料制备方法及其产品
本发明公开了一种用于制备纳米二氧化钛-石墨烯复合材料的方法，包括：（a）向浓度为1-4mg/mL的氧化石墨烯溶液中加入二氧化钛纳米颗粒，其中氧化石墨烯与二氧化钛之间的重量比控制为10:1～1:10，并获得分散液；（b）将所获得的分散液置入反应釜中，在120-200℃的条件下执行水热反应2-12小时，然后经过冷冻干燥处理即得到具备三维多孔结构的纳米二氧化钛-石墨烯复合材料产品。本发明还公开了相应的复合材料产品及其特定用途。通过本发明，能够以简单、易于操作并适合大规模生产的方式来制备纳米二氧化钛-石墨烯复合材料产品，且其所制得的产品具备比表面积大的三维多孔结构，并尤其适用于制作超级电容器或用于执行环境污染处理。
华中科技大学
2021-01-12