资讯汇总33期：【科技周报】研究揭示新型CRISPR-Cas系统的分子机制

资讯汇总 2024.08.3033期 【科技周报】研究揭示新型CRISPR-Cas系统的分子机制 摘要: 大连化物所观测到胶体量子阱的弗洛凯态及其退相干过程。中国科学院大连化学物理研究所化学动力学研究室光电材料动力学研究组吴凯丰、朱井义团队在低维材料超快光物理研究中取得进展。该团队在室温下利用飞秒可见光脉冲驱动胶体量子阱，观测到近红外波段的弗洛凯态光谱特征，并在时域上获得了弗洛凯态通过退相干转变为平衡物质态的动力学演化过程。上述成果对实现化学材料体系的光学相干操控具有启示意义。相关研究发表于《NaturePhotonics》期刊。 【资本市场动态】港能投资集团完成pre-A轮16 亿融资，加速风光储投资 2024.08.28 【双碳周报】全国碳市场周交易总量大幅上涨 2024.08.25 【科技周报】科学家首次实现无漏洞Hardy佯谬检验 2024.08.23 【双碳周报】全国碳市场周交易总量有所下降 2024.08.19 【上海产经观察】上海加码“星地一体”低空智联网，助力低空经济发展 2024.08.19 往期回顾 研究揭示新型CRISPR-Cas系统的分子机制。中国科学院武汉病毒研究所邓增钦团队与天津医科大学基础医学院张恒团队合作，研究证实了VII型CRISPR-Cas系统能够特异性识别细胞内转录本并靶向敲低基因表达，并能够帮助宿主菌抵抗噬菌体的感染，是具有适应性免疫功能的CRISPR系统。同时，该工作解析了这一系统组装、识别和切割底物RNA的结构基础。该工作首次表征了VII型CRISPR-Cas系统的功能，阐明了这一系统独特的组装机制、底物RNA识别和切割模式，为基于VII型CRISPR-Cas系统的RNA操控工具的设计与开发奠定了基础。相关研究成果发表于《Nature》期刊。 新型气体传感器可快速检测肺癌关键标志物。西安交通大学方吉祥团队结合介孔金和金属有机框架，成功制备具有高灵敏度和快速富集能力的新型气体传感器。该研究提出了纳米铸造中“软包裹”策略，解决了多年来利用介孔模板纳米铸造法制备贵金属介孔结构中产物向分子筛模板外扩散溢出的技术难题。研究表明，该传感器对肺癌诊断中的关键生物标志物苯甲醛的检测限达到了0.32ppb，相较于文献中测试结果提升明显，显示出对早期肺癌快速诊断的潜力。该新型纳米结构在气体传感领域同样具有广泛的应用前景。相关研究成果发表于《NanoLetters》期刊。 通过3D打印制备高性能离子电容传感器。南方科技大学机械与能源工程系葛锜团队基于光诱导的微相分离策略，制备了具有双连续纳米结构的离子凝胶，在保证打印精度和力学性能的情况下，显著提高了离子凝胶的导电性，通过3D打印技术制备了高性能的离子电容传感器。该传感器不仅能准确监测喉部在深呼吸和吞咽过程中的信号变化，还可以准确监测人体的脉搏信号，在医疗健康监测和临床诊断方面具有广阔的应用前景。相关研究成果发表于《NatureCommunications》期刊。 西安交通大学等将超介电用于高温储能电容器设计。西安交通大学微电子学院刘明团队及合作者在相场模拟指导下，构思并制备了以宽禁带HfO2为第二相、以BaHf0.17Ti0.83O3弛豫铁电为基体的自组装超介电纳米结构。实验结果表明，这种超介电结构不仅能大幅提高薄膜击穿场强，提升弛豫性，还能有效抑制高温下薄膜泄漏电流并显著降低传导损耗，将电容器的工作温度提高到400摄氏度，并在零下150摄氏度至400摄氏度的宽温度范围内，具有极高的温度稳定性。相关研究成果发表于《NatureCommunications》期刊。 风险提示：前沿科技发展进程在规制边界、演进路径、商业落地、外部环境等方面不及预期。 产品研究中心 赵子健(分析师) 021-38032292 zhaozijian@gtjas.com 登记编号S0880520060003 徐淋(分析师) 021-38677826 xulin028941@gtjas.com 登记编号S0880523090005 目录 1.未来信息领域3 2.未来生物领域4 3.新一代制造领域6 4.新能源与环保领域8 导读： 本报告汇编了2024年08月18日到2024年08月24日期间前瞻产业的重要动态，主要涉及未来信息、未来生物、新一代制造、新能源与环保领域中的前沿赛道。 技术资讯 1.未来信息领域 大连化物所观测到胶体量子阱的弗洛凯态及其退相干过程 近日，中国科学院大连化学物理研究所化学动力学研究室光电材料动力学研究组吴凯丰、朱井义团队在低维材料超快光物理研究中取得进展。该团队在室温下利用飞秒可见光脉冲驱动胶体量子阱，观测到近红外波段的弗洛凯态光谱特征，并在时域上获得了弗洛凯态通过退相干转变为平衡物质态的动力学演化过程。近年来，溶液相制备的胶体半导体纳米晶如量子点，具有尺寸、形貌易调谐的丰富物理化学性质，成为研究光与物质相互作用的重要平台。吴凯丰团队致力于胶体量子点的超快光物理与光化学研究并取得了进展。该研究在温和的实验条件下直接观测到胶体量子阱中弗洛凯态的光谱特征，揭示了其丰富的动力学性质。上述成果对实现化学材料体系的光学相干操控具有启示意义。相关研究发表于《NaturePhotonics》期刊。（中国科学院大连化学物理研究所，08/19） 二维拓扑绝缘体研究获进展 近日，中国科学院上海高等研究院、上海微系统与信息技术研究所及上海科技大学的科研人员，通过分子束外延法在1T-NiTe2薄膜上合成了高质量的蜂窝状碲烯，并通过扫描隧道显微镜和低能电子衍射揭示了其蜂窝状晶格结构。该团队利用基于上海光源原位电子结构综合研究平台的高精度微聚焦角分辨光电子能谱线站，直接观测到碲烯中拓扑能隙。进一步，该团队通过扫描隧道谱学技术结合能带计算，在碲烯边界处观察到拓扑边界态。该研究合成了蜂窝状碲烯薄膜，为实现量子自旋霍尔效应提供了全新的材料平台，并为未来低功耗、无能量损耗的电子器件研发工作奠定了基础。相关研究成果发表于《NanoLetters》期刊。（中国科学院上海高等研究院，08/21） 量子信息和传统数据实现同一光纤传输 近日，德国莱布尼兹大学光子研究所迈克尔·库士领导的团队首次让量子信息和传统数据“搭乘”同一光纤通道成功传输。这意味着在理论上，未来的量子互联网可使用现有基础设施。最新研究表明，以纠缠光子形式出现的量子数据和以激光脉冲形式发送的传统数据可共享相同的基础设施，为更有效地实现量子通信铺平了道路。研究人员此前证明，量子数据可通过标准光纤电缆传输。但纠缠光子的这种纠缠状态非常脆弱，很容易因为噪声或其他信号（例如共享同一光纤通道的其他数据）的干扰而出现退相干。退相干会使量子比特失去量子态，导致数据丢失。为了应对这一挑战，库士团队使用电—光相位调制技术，来精确调整激光脉冲的频率，使其与纠缠光子的颜色相匹配。如此一来，量子数据和传统数据能够在相同的颜色通道中传输，而不会破坏纠缠光子所携带的量子信息。研究人员表示，最新研究是将传统互联网与量子互联网相结合的重要一步，有助释放光纤电缆中的其他颜色通道，传输更多数据。相关研究成果发表于《ScienceAdvances》期刊。（科技日报，08/21） 科学家在半导体量子点系统中实现量子干涉与相干俘获 近日，中国科学技术大学郭光灿院士团队在半导体量子点的量子态调控研究中取得重要进展。该团队郭国平、李海欧与中国科学院物理研究所张建军等合作，在锗硅双量子点系统中实现了量子干涉和相干俘获（CPT），对基于半导体量子点系统的量子模拟和量子计算具有重要的指导意义。在这项研究中，研究人员展示了如何在半导体双量子点系统中实现CPT。与传统的三能级原子系统不同，在双量子点系统中无需外部驱动场即可实现内在的CPT过程。通过测量泡利自旋阻塞状态下的漏电流，研究人员在无磁场条件下观察到了显著的电流抑制现象，表明了暗态的形成和CPT的发生。研究人员进一步通过纵向驱动双量子点系统，展示了选择性创建暗态及其相关CPT过程的调控能力。该研究还深入探讨了纵向驱动场引发的奇偶效应。研究人员观察到，当系统的驱动频率满足一定条件时，就会出现奇数和偶数阶谐波对应的电流增强或抑制现象。这种效应为理解和应用CPT提供了新视角。此外，研究表明，通过调节纵向驱动场，CPT的信号强度和宽度可以得到有效调控，这为基于CPT的量子门操作提供了一种新的途径。该研究工作表明，半导体量子点系统不仅是理解量子干涉现象的理想平台，也是实现高精度量子信息处理的有力工具。研究工作清晰展示了纵向驱动双量子点系统的潜在可调性，开辟了基于STIRAP的量子门操作的新途径，未来有望在基于半导体量子点的量子计算和量子模拟技术的实际应用中发挥重要作用。相关研究成果发表于《NanoLetters》期刊。（中国科学报，08/22） 科学家观察到有机分子最外层电子分布情况 近日，日本名古屋大学科学家领导的团队通过实验，成功观察了有机分子最外层电子（价电子）的分布情况。由于原子之间的相互作用由价电子控制，这一成果揭示了化学键的基本性质，有望促进药学和化学工程等领域的发展。最新研究中，通过在日本大型同步辐射光源SPring-8进行的同步加速器X射线衍射实验，团队观察了甘氨酸分子的价电子状态。团队观察到的电子云并非预测的平滑形状，而是处于破碎离散状态。这种电子云分布证明了电子的量子力学性质。他们随后借助先进的量子化学计算，证实了实验结果和理论预测完美匹配。在此基础上，团队对更复杂的胞苷分子进行了类似的实验和计算。他们成功提取了碳双键中的电子，并清楚地观察到碳—碳和碳—氮键之间的差异。这项研究使直接可视化化学键成为可能，有助于设计出新型功能材料，更深入地理解各种反应机制。此外，研究还有助解释药物效果之间的差异。相关研究成果发表于《Journalof theAmericanChemicalSociety》期刊。（科技日报，08/23） 2.未来生物领域 技术资讯 研究揭示新型CRISPR-Cas系统的分子机制 近日，中国科学院武汉病毒研究所邓增钦团队与天津医科大学基础医学院张恒团队合作，研究证实了VII型CRISPR-Cas系统能够特异性识别细胞内转录本并靶向敲低基因表达，并能够帮助宿主菌抵抗噬菌体的感染，是具有适应性免疫功能的CRISPR系统。同时，该工作解析了这一系统组装、识别和切割底物RNA的结构基础。为阐明VII型系统切割底物RNA的分子机制并进一步探讨其应用于基因编辑的可能性，该团队对VII型系统复合体进行了生化表征及结构解析。研究发现：VII型系统复合体由7个Cas7蛋白、1个Cas5蛋白、4个Cas14蛋白以及crRNA和底物RNA构成；VII型系统通过独特的核酸酶Cas14四聚体特异性切割底物RNA；底物靶序列两侧的序列（PFS）限制了CRISPR工具对靶点的选择性，而VII型系统的3-PFS对底物切割无影响，5-PFS可以通过增加VII系统复合体中Cas14的结合位点影响对RNA底物的切割。该工作首次表征了VII型CRISPR-Cas系统的功能，阐明了这一系统独特的组装机制、底物RNA识别和切割模式，为基于VII型CRISPR-Cas系统的RNA操控工具的设计与开发奠定了基础。相关研究成果发表于《Nature》期刊。（中国科学院武汉病毒研究所，08/19） 影响运动欲望的“分子开关”找到 近日，西班牙国家癌症研究中心萨比奥研究团队发现了与身体运动有关的3种蛋白质，这些蛋白质可能是激活运动欲望的“开关”。肌肉本身可通过肌肉与大脑之间的一条信号通路来调节人们对运动的兴趣，这是导致人们在运动时会产生更强烈锻炼冲动的原因之一。研究表明，这一信号通路在小鼠和人类调节体力活动中都起着至关重要的作用，凸显了这条通路在治疗肥胖和代谢性疾病中具有潜在治疗作用。他们观察到，当肌肉因运动而反复剧烈收缩时，同一家族的两种蛋白质的通路会被激活：p38α和p38γ。研究表明，对体育活动的兴趣取决于这两种蛋白质的激活程度。第三种蛋白质是白细胞介素15（IL-15）。研究人员观察到，运动激活p38γ会诱导