iScience 一周编辑精选 丨2020年第2期
iScience是Cell Press细胞出版社旗下
交叉学科开放获取期刊，
iScience中国编辑李健与张甜甜
每周都会为大家推荐优秀论文，
敬请持续关注！
综述：仿生材料及其在三维神经环境建模中的应用
大脑是一个复杂的三维结构，它作为一个局部环境，直接影响着神经元的生存、增殖、分化、迁移和可塑性。为了探索损伤和疾病对这些细胞的影响，我们需要构造一个人工模拟环境。在人工生物材料中对干细胞、神经前体细胞和神经元的三维培养，已经显示出比传统的二维培养更优越的仿生特性，能够直接再现细胞—细胞和细胞—细胞外基质相互作用。墨尔本大学的Clare L. Parish教授和澳大利亚国立大学的David R. Nisbet教授在本综述中讨论了生物材料的优点：它能够用作影响神经元命运的先进细胞培养工具，以及体内微环境的体外模型。本文重点介绍了在神经网络及其与神经发育有关功能研究领域中，最前沿的生物材料方法，并就研究健康和患病的神经系统时如何设计和编程这些材料，提出了各自的观点。相关结果发表在Cell Press细胞出版社旗下期刊iScience上，长按识别下图中的二维码阅读论文原文。
综述：酵母生产天然产物的先进策略
目前临床使用的所有小分子药物，50%以上都是天然产物。然而，当生物活性天然产品有望成为药物或先导化合物时，其低可用性往往是一大难题。合成生物学和代谢工程的发展，为这些化合物的可持续供应提供了可行的解决方案。大连化物所的周雍进教授在本篇综述中总结了工程酵母细胞工厂生产天然产物（包括萜类、生物碱和苯丙类）的最新进展，从点、线和面三个不同的维度，讨论了代谢工程中的先进策略（分别对应单类酶和辅因子、代谢途径和全球细胞网络）。除了酶的活性外，还对如何通过设计辅因子生物合成来提高生物合成效率进行了全面的讨论。最后，文章对目前面临的挑战和未来的工程方向进行了展望。相关结果发表在Cell Press旗下期刊iScience上，长按识别下图中的二维码阅读论文原文。
基于头发天然黑色素颗粒的酶模拟研究
天然酶主要由蛋白质和金属辅因子构成，两者协同工作获得较高的催化活性。在本文中，武汉大学张先正教授课题组从人的头发中提取天然黑色素颗粒（NMP），将其与金属离子结合，以模拟天然酶。结合的金属种类不同，NMP表现出的类酶活性就不同。这在多个生物医学领域都有着广阔的应用前景。结果表明，与铁结合的NMP（Fe-NMPs）表现出优异的过氧化物酶（POD）样活性，具有抗菌潜力；与锰结合的NMP（Mn-NMPs）表现出过氧化氢酶（CAT）样活性，在肿瘤治疗中具有显著的放射增敏作用。此外，与铜结合的NMP（Cu-NMPs）可作为过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）组合的替代品，能够显著地清除活性氧（ROS），表现出巨大的抗炎潜力。金属结合NMP具有多种多样的类酶活性，在生物医学材料的设计中前景广阔，也为生物医学问题的解决提供了一种新工具。相关结果发表在Cell Press旗下期刊iScience上，长按识别下图中的二维码阅读论文原文。
视觉和嗅觉输入叠加的社会互动对昼夜节律的正面影响
运动活动的昼夜节律模式受到社会互动的影响。对昆虫的相关研究表明了挥发性气味和嗅觉系统的重要性。野生型果蝇能够立即适应新的光—暗（LD）周期节律，而CryB和JetC突变体的适应能力较弱。上海交通大学的平勇教授团队近日发现，当与WT雌性果蝇有更多社会性互动时，两种雄性突变体对相移LD周期的节律适应都快于孤立的雄性。由社会互动介导的加速节律依赖于视觉和嗅觉诱因，并且两种诱因联合呈现的效果与单独呈现的两种诱因的效果总和几乎相同。此外，我们发现，通过促进社会互动，JetC突变体在Period（per）基因表达振荡中的节律缺陷可获得部分恢复。研究结果表明，除了嗅觉，通过视觉系统的社会互动在时钟节律中也起着重要的作用。相关结果发表在Cell Press旗下期刊iScience上，长按识别下图中的二维码阅读论文原文。
基于金属—有机骨架的三维分层多孔纳米管可实现高效整体水解离
对于析氢反应（HER）和析氧反应（OER）来说，有效设计双功能催化剂非常重要，但难度很大。本文中，莫纳什大学Cordelia Selomulya教授，复旦大学赵东元教授，斯坦福大学的唐静合作报道了一种优良的双功能催化剂，即均匀分布的Ni-Fe-P纳米粒子嵌入泡沫镍的含氮碳中所得的三维（3D）分级结构（记为Ni-Fe-P@NC/NF）。该催化剂采用阴离子交换法和纳米管普鲁士蓝类似物（PBA）低温磷化法制备。Ni-Fe-P@NC/NF对HER和OER均表现出优异的催化活性，将其组装成电解槽时，电池电压为1.47V，可获得10 mA cm-2，100h耐久性极佳。Ni-Fe-P@NC/NF的优异性能有赖于其丰富的不饱和活性中心、清晰的层次化多孔结构以及多组分之间的协同效应。本研究可为工业能源应用设计提供借鉴，对高活性非贵金属电催化剂设计具有启发性意义。相关结果发表在Cell Press旗下期刊iScience上，长按识别下图中的二维码阅读论文原文。
天然产物衍生物经Hantzsch反应高通量制备抗菌聚合物
清华大学陶磊教授团队将Hantzsch聚合反应和自由基聚合反应结合在高通量（HTP）系统中，同时制备出了30种独特的聚合物。以天然产物中的6种醛为原料，快速制备了30个聚（1，4—二氢吡啶）的库。运用HTP评价方法，作者从该库中检测出了一种抗菌聚合物。力学研究表明，该聚合物分子侧链结构中的二氢吡啶基团能够在一定程度上抵抗细菌附着到聚合物表面，从而使该聚合物具有抗菌功能。本研究通过发现有实际应用潜力的功能聚合物，展示了多组分反应（MCR）在跨学科领域的价值。这也为进一步利用MCR和HTP方法开发新的功能聚合物提供了借鉴，在有机化学、高分子化学和材料科学中具有重要的意义。相关结果发表在Cell Press旗下期刊iScience上，长按识别下图中的二维码阅读论文原文。
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