清华女神颜宁再出重量级成果！中国三所名校新发4篇Nature、Science 和Cell！
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哲学园鸣谢
近年来，随着中国对科学研究的大力投入以及大量海外杰出科学家的回国，中国的整体科研水平有了很大提高。无论是生物医学还是物质科学领域，中国科学家在顶级期刊上发文数越来越多，而且不少成果都是相关领域内的重大进展。
《自然》（Nature）、《科学》（Science）和《细胞》（Cell）作为目前国际上最顶尖的学术期刊，每期发表文章数量都很少，发表文章基本也代表了相关领域的顶尖研究成果，这些研究成果也因此备受关注。
2017年7月19日—7月21日，中国三所顶尖名校的最新研究成果分别发表在最新的Nature、 Science和Cell上。其中今年5月已确定将全职出任普林斯顿大学讲座教授的颜宁教授再发一篇Cell，不过这篇文章的第一单位和通讯单位仍然是清华大学，而且清华是唯一单位。本次除了颜宁教授外，清华大学生命学院千人计划教授薛定研究组发表一篇Nature。
值得关注的是，截止到今天(7月22日），清华大学以第一完成单位发表的三大顶级期刊（Nature、Science和Cell）已达15篇，这一成绩不仅远超中国其他高校，甚至与很多世界名校相比也毫不逊色。继2015年和2016年后，预计2017年清华发表的三大顶级期刊数将继续超过20篇。
除了清华大学外，最近东南大学熊仁根教授团队和厦门大学林圣彩教授团队各发表一篇Science和Nature，成果也非常值得关注。本期我们就一起来看看中国科学家发表的这四篇顶尖论文。
清华大学颜宁教授研究组在Cell发文
清华大学颜宁教授
7月20日，清华大学颜宁研究组在Cell期刊在线发表题为《来自电鳗的电压门控钠离子通道Nav1.4-β1复合物结构》（Structure of the Nav1.4-β1 complex from electric eel）的研究论文，首次报道了带有辅助性亚基的真核生物电压门控钠离子通道复合物可能处于激活态的冷冻电镜结构。
清华大学生命学院院长王宏伟评价说，该成果是电压门控离子通道（voltage-gated ion channel）的结构与机理研究领域的一项重要成果，“也是颜宁教授在清华建立独立实验室以来，在离子通道领域取得的最重要的科学突破。”
在最新的研究中，颜宁研究组首次报道了真核钠通道复合物Nav1.4-β1的冷冻电镜结构，整体分辨率达到4.0 埃米，中心区域分辨率在3.5 埃米左右，大部分区域氨基酸侧链清晰可见。该蛋白来自于电鳗（Electrophorus electricus），它具有一个特化的肌肉组织称为电板（electroplax），在受到刺激或捕猎时能够放出很强的电流；电流产生的基础即为钠通道的瞬时激活。因而该器官富集钠通道，其序列与人源九个亚型中的Nav1.4最为接近，因此命名为EeNav1.4。值得一提的是，电鳗中的钠通道正是历史上首个被纯化并被克隆的钠通道，已经具有半个世纪的研究历史，是钠通道功能和机理研究的重要模型，因此该蛋白一直以来也是结构生物学的研究热点。
颜宁教授为本文的通讯作者。结构生物学高精尖创新中心卓越学者闫浈（医学院博士后）、医学院副研究员周强、生命学院博士生王琳、生命学院博士毕业生吴建平为本文的共同第一作者；清华大学冷冻电镜平台雷建林博士指导数据收集。
原文链接：http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30758-4
颜宁教授介绍
1996至2000年在清华大学生物系攻读本科，后赴美国普林斯顿大学分子生物学系攻读博士学位，师从施一公教授，从事细胞凋亡研究，2004年12月通过博士论文答辩。2005年获得由《科学》杂志评选的“青年科学家奖（北美地区）”。2007年10月，在普林斯顿完成博士后训练后，受聘清华大学医学院，成为当时清华最年轻的教授和博士生导师。
在清华大学的10年间，颜宁主要运用结构生物学和生物化学手段，致力于与重要疾病相关的跨膜运输蛋白的结构与机理的系统研究，带领其研究团队取得了一系列具有国际影响的原创性基础科研成果。2009年以来，颜宁作为通讯作者在Nature、 Science和Cell三大国际期刊上发表科研论文近20篇；其研究成果在2009和2012年被《科学》年度十大进展引用；2016年，颜宁被《自然》评为十位“中国科学之星”之一。
2017年5月7日从清华大学证实，颜宁已接受美国普林斯顿大学邀请，受聘该校分子生物学系雪莉·蒂尔曼终身讲席教授的职位，将于近期前往就任该教职。
清华大学薛定教授研究组Nature发表重要研究成果
清华大学薛定教授
2017年7月20日，清华大学生科院，科罗拉多大学等研究机构的研究人员发表了题为“Cysteine protease cathepsin B mediates radiation-induced bystander effects”的文章，利用秀丽线虫作为研究放射旁观者效应RIBE的模型，发现了第一个RIBE作用因子：半胱氨酸蛋白酶CPR-4，为了解放射旁观者效应RIBE提供了重要的新见解，也有助于阐明了癌症放疗过程中产生副作用的生物机制。
这一研究成果公布在Nature杂志上，清华大学生科院的薛定教授为本文的通讯作者，薛定教授研究组以秀丽线虫为主要动物模型，研究细胞凋亡的调控机制，磷酸脂在生物膜上不对称分布的调控机制，父本线粒体在早期胚胎发育过程中选择性清除的分子机制等。
在这篇文章中，研究人员利用秀丽线虫作为研究放射旁观者效应RIBE的模型，发现了第一个RIBE作用因子：半胱氨酸蛋白酶CPR-4，这是一种人组织的同源物。如果动物照射了紫外线或电离γ射线，就会分泌CPR-4，研究人员发现CPR-4也是用于抑制未辐射动物细胞死亡，以及胚胎致死率增加的条件培养基中的主要作用因子。
此外，研究人员通过进一步实验，发现CPR-4还能在距离辐射照射远端的未辐射区域引发这些作用和应激反应。CPR-4的活性由p53同源物CEP-1介导调控，并且CPR-4似乎能通过作用于胰岛素样生长因子受体DAF-2，释放RIBE。 这些研究成果为了解放射旁观者效应RIBE提供了重要的新见解，也有助于确定其它RIBE因素及其作用机制。
清华大学生命学院的博士生彭宇，张曼，博士后梁千，美国科罗拉多大学的博士生李汉增和代培博士生郑凌君为本文的共同第一作者, 清华大学和科罗拉多大学薛定教授为本文通讯作者, 台湾长庚大学的余兆松教授和Jeng-Ting Chen博士, 日本东京女子医学院的Shohei Mitani教授和Sawako Yoshina博士, 和清华大学生命学院的郭红艳在该工作中做出了重要贡献。 清华大学生命学院的赵翔博士, 美国科罗拉多大学陈郁仁博士，和福建农林大学的吴枭錡和刘斌教授参与部分工作。
论文链接：
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature23284.html
薛定教授介绍
薛定，男，清华大学和美国科罗拉多大学波德分校教授，长江学者讲座教授，国家千人计划专家。1986年本科毕业于中国科学技术大学生物系，获学士学位，1986-1987年，中国科学院上海细胞生物学研究所研究生。1988-1989年, 美国康涅狄格大学医学院研究生。1989-1993年, 美国哥伦比亚大学生命科学系发育生物学博士。1994-1997年，美国麻省理工学院大学生物系博士后。1997年至今，美国科罗拉多大学波德分校，助理教授、副教授（tenured）、教授。2007-2013年， 清华大学生命学院讲席教授。2013年至今，清华大学生命学院教授，博士生导师，“千人计划” 专家。
主要科研领域与方向：以秀丽线虫为主要动物模型，研究细胞凋亡的调控机制，磷酸脂在生物膜上不对称分布的调控机制等，在Nature、 Science等顶级期刊上发表了一系列论文。
东南大学熊仁根团队Science解决分子压电材料世纪难题
东南大学熊仁根教授
近日，东南大学熊仁根教授团队、游雨蒙教授课题组与合作者在分子铁电、压电材料领域取得重要研究进展。相关研究结果以“An organic-inorganic perovskite ferroelectric with large piezoelectric response（《一种具有巨大压电响应的有机-无机钙钛矿铁电体》）”为题于美国东部时间2017年7月21日发表在国际顶尖学术杂志《科学》（Science）上。
伴随着技术的进步，各种电子元件的尺寸日益缩小，人们希望能在一层薄薄的可以弯折的薄膜上实现以往手机、笔记本电脑的所有功能。在医学保健方面，越来越多的研究者希望将血压计、B超机等“大型设备”缩小并集成在日常衣物上做成“可穿戴的”医疗器械。这时，传统压电材料的种种局限逐渐暴露出来，比如压电陶瓷制作中需要上千度的高温，在这种温度下，大多数精密的电子器件与具有柔性的薄膜都无法耐受这种温度，因此制作压电陶瓷薄膜需要付出巨大的代价；同时，陶瓷的高硬度在遇到对柔韧性的需求时反而成为缺点；另外不得不提到传统压电陶瓷中通常含有潜在的有毒金属，不利于环境保护并对生物体有可能产生毒性。
而除了传统的陶瓷材料，还存在另一大类由分子组成的“分子材料”，这类特殊的材料由于其结构灵活多变、性质设计调控空间大、制作成本低、容易制成薄膜、柔韧性好、可降解、无毒害等优点，一直以来都是材料研究领域的热点之一。为了补充传统压电陶瓷在应用中存在的问题，研究者们近百年来一直在努力提升分子材料的压电性能，希望能用分子材料来补足压电陶瓷的短板，但收效甚微，以往报道过的分子材料其压电性和压电陶瓷还有着数量级的差距。
东南大学的研究者为解决分子材料的压电性这一世纪难题带来了曙光，他们突破传统的合成思路，另辟蹊径，创新性的从提升铁电极轴数量入手、利用相变前后对称性的巨大变化，发现了一类具有优异压电性能的分子铁电材料。这种新型分子铁电材料不但秉承了分子材料的种种优势，同时首次在压电性能上达到了传统压电陶瓷的水平。
这一研究成果于2017年7月21日被国际顶尖学术杂志《科学》在线发表。该成果的发表，不但解决了130年来制约分子材料发展的世纪难题、为材料研究带来了新的思路和方向，同时也标志着我国在分子材料领域又一次走在了世界前列。
据了解，这一论文也是江苏省“分子铁电科学与应用”重点实验室的一项重要成果。本文的第一作者和共同通讯作者游雨蒙教授以及合作作者廖伟强博士（共同第一作者）、熊仁根教授（共同通讯作者）、叶恒云教授、张毅教授、付大伟教授、李鹏飞博士、王金兰教授等均来自该实验室。该重点实验室于今年年初挂牌成立，也是东南大学“生物电子学”国家重点实验室的组成部分。在熊仁根教授的带领下，团队以分子基铁电材料作为主要研究方向，大量研究成果被国际顶级学术期刊发表，并获得了包括教育部自然科学一等奖的多个奖项。
值得一提的是，本次的研究结果也是自2013年来该实验室在国际顶尖期刊《科学》上以东南大学为第一完成单位发表的第二篇论文。
论文链接：
http://science.sciencemag.org/content/357/6348/306
熊仁根教授介绍
熊仁根， 男， 1961年7月生，东南大学化学化工学院教授，博士生导师。1994年获工学博士学位。1994年在南京大学配位化学研究所博士后研究。1996年在美国Puerto Rico大学从事博士后研究。1997年在美国Brandeis大学从事博士后研究。1998年在美国Boston学院任访问学者。1999-2006年为南京大学化学化工学院教授，博士生导师。1999年获江苏省科技进步二等奖一项；2002年获国家教委自然科学提名一等奖一项（排名第二）；2002年国家杰出青年基金获得者；2004年度国家自然科学奖二等奖获得者（排名第二）；2004年获教育部长江学者特聘教授。
熊仁根教授近年来主要从事分子铁电体的设计、合成与性能研究，并制备分子铁电薄膜，开展实用型功能器件的相关研究。近10年来取得的一系列重要研究成果已在国际权威期刊上发表，包括Science（2篇）、J. Am. Chem. Soc.（20篇）、Angew. Chem. Int. Ed.（7篇）等。
厦门大学林圣彩教授研究组最新Nature
厦门大学林圣彩教授
7月19日，厦门大学林圣彩教授课题组在国际顶级学术杂志《自然》上发表了题为“Fructose-1,6-bisphosphate and aldolase mediate glucose sensing by AMPK”—“果糖1,6-二磷酸和醛缩酶介导AMPK感知葡萄糖”的研究性论文，揭示了机体感受葡萄糖水平并调节代谢模式的机制。
葡萄糖是生物中最基本、最主要的营养物质，它不仅是机体能量的主要来源，也是生物质合成的主要原料。因此，葡萄糖的水平对于生物体是极其重要的。然而，在生活中，体内葡萄糖水平的波动是十分常见的，这是因为我们不可能每时每刻都在摄入葡萄糖：睡一大觉、剧烈运动几个小时或者太忙了没时间吃饭，都会引起葡萄糖水平的显著下降。这时，机体能够触发一套有效的过程应对这类“不利情况”，其中最为关键的就是激活“代谢的核心调节”——AMPK。在葡萄糖水平下降时，被激活的AMPK能够迅速启动脂肪、蛋白质的分解代谢，关闭它们的合成代谢，从而起到维持机体的能量和物质代谢的平衡，弥补机体因葡萄糖不足引起的胁迫压力。
那么，机体如何感受葡萄糖水平下降，并“传递”给AMPK使其激活呢？这个问题还远没有弄清楚。目前的理论把葡萄糖看作一种“能量信号”，它的下降将引起细胞内的能量分子——ATP含量的下降，进而引起另一种代表低能量状态的分子——AMP水平的上升，AMPK的激活剂从而直接激活AMPK。可惜的是，目前并没有一种生理状态能够对应上这种理论。
林圣彩教授课题组的这项研究正是发现了生理状态下机体感受葡萄糖水平的机制。通过研究他们发现，无论在不含葡萄糖的细胞培养条件下，还是在饥饿的低血糖的动物体内，都不能观测到AMP水平的上升，这充分说明了机体有一套尚不为人知的、独立于AMP的感应葡萄糖水平的机制。在进一步的研究中他们揭示了这一完整过程：葡萄糖水平下降将引起的葡萄糖代谢中间物——果糖1,6-二磷酸（fructose-1,6-bisphosphate）水平的下降，该过程进一步地被糖酵解通路上的代谢酶——醛缩酶（aldolase）感应，因为醛缩酶正是将含有6个碳原子的果糖1,6-二磷酸裂解成三碳糖的酶，一旦醛缩酶“吃不到”由葡萄糖衍生的果糖1,6-二磷酸，它便“翻脸”，传递给也正是林圣彩教授课题组先前发现的溶酶体途径进而激活AMPK。该过程完全不涉及AMP水平，即能量水平的变化，是一条全新的、完全建立在实际的生理情况上的通路。
林圣彩教授进一步地把葡萄糖水平总结为一种“状态信号”，以区别于传统的“能量信号”。他介绍，葡萄糖的存在本身就是一种“状态”，可以引起一系列生理生化反应。葡萄糖水平对机体代谢的调节不需要“绕道”能量水平，而是可以直接地被感知，进而让细胞感受到“富足”，启动合成代谢；而葡萄糖水平下降时，细胞感知到“贫穷”，关闭合成代谢。对于生物体来说，能量水平的稳定是至关重要的，ATP水平的下降对机体的伤害是巨大的，因此等到能量水平下降再作出应激反应很可能为时已晚。“状态信号”的存在使得机体能够“前瞻性”地应对复杂的外界条件和各种应激压力，保证生命活动的有序进行。林圣彩教授最后说：“生物体是进化的完美产物，可以说是神奇甚至神圣的，它拥有许多超乎我们想象的绝妙机制来克服各种困难。今后，我们将以更宽阔的眼界和更全面的知识去审视，去研究能量、物质代谢和生物体应激反应之间的统筹、互作与调节的复杂而又深刻的关系。”据悉，该葡萄糖感知通路的发现对开发用于治疗肥胖症，乃至延长寿命的药物具有深远的意义。
该项成果是与英国邓迪大学Grahame Hardie教授合作完成。
论文链接：
https://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature23275.html
林圣彩教授介绍
林圣彩，长江学者特聘教授，国家杰出青年基金获得者，国家“万人计划”领军人才1984年毕业于厦门大学生物系，获学士学位；1985年入选CUSBEA项目赴美国留学；1991年在美国德克萨斯大学西南医学中心获得生物化学博士学位；1991-1995年在美国霍华德•休斯医学研究所从事博士后工作；1995-2001年在新加坡分子和细胞生物学研究所任高级研究员；2001-2006年，任香港科技大学助理教授、副教授（获终生职位）；2001年起兼任厦门大学教授、长江学者，2003.12-2017.6 任生命科学学院院长，2006年7月起全职回到厦门大学。
林圣彩教授长期致力于研究细胞生长和代谢稳态相关的信号转导通路及分子机制，迄今为止在国际主流刊物上发表SCI论文90余篇，其中以通讯作者在Nature、Science、 Nature Cell Biology等杂志上上发表了一系列重要发现。
（来源：清华大学新闻网、厦门大学新闻网、新华网等）