2月24日，國際頂級學術期刊Nature刊發(fā)了崔勇教授團隊及合作者的研究成果 “自支撐手性二維單層分子晶體” (Free-standing homochiral 2D monolayers by exfoliation of molecular crystals)。上海交通大學化學化工學院、變革性分子前沿科學中心和金屬基復合材料國家重點實驗室為第一完成單位，董金橋副教授為第一作者，重慶大學劉玲梅教授為共同第一作者，上海交通大學崔勇教授、英國布里斯托大學Anthony P. Davis教授以及沙特國王科技大學Yu Han教授為共同通訊作者。新加坡國立大學Jianwen Jiang教授和中國科學技術大學張群教授分別在分子動力學模擬和超快光譜實驗上提供了幫助。
自2004年石墨烯被報道以來，單層二維(2D)材料因其高縱橫比的片狀結構，大比例暴露活性位和易加工等特點一直是化學、物理和材料等領域的研究前沿。從結構上看，原子或分子間需要有強的共價鍵、離子鍵或配位鍵才能支撐起穩(wěn)定的二維結構，而超分子化學中的弱作用力一直被認為不足以支撐形成有序且穩(wěn)定的2D單層結構。手性材料研究對推動催化科學、分離技術、光電子學和生物醫(yī)學等領域發(fā)展具有重要意義。在超分子層次缺少構筑多級次表面微納結構的方法和表征手段，嚴重制約了對材料中手性識別和傳遞的認識和調控，因此探索單層手性2D分子材料的制備、結構和性能是突破這一科學瓶頸的新途徑。
據此，研究人員提出剝離大環(huán)分子晶體策略，成功制備了自支撐手性2D單層分子材料，并清晰觀察到手性表面的微納結構。將含豐富超分子作用位點的手性金屬-有機大環(huán)晶體（JACS, 2008, 130, 4582; JACS, 2017, 139, 1554）超聲剝離成具有超高橫縱比（2500:1）的單層手性2D納米片（圖1），通過球差校正透射電鏡首次觀察到結構明確的金屬-有機大環(huán)超分子結構，并證實了大環(huán)之間僅僅依靠弱作用力（CH-π/π-π鍵），不需要任何支撐體（圖2），就能夠以單層晶態(tài)形式穩(wěn)定存在（分子納米片，molecular nanosheet）。通過對糖類等重要分子的對映選擇性識別和檢測研究，揭示了活性位點、本征大環(huán)和微納結構表面之間顯著的協(xié)同作用和協(xié)同效應。
該研究將手性化學、超分子化學和2D材料三個前沿領域有機結合起來，證實了自支撐單層2D分子晶體的存在，明確了跨層次/跨尺度的手性表達過程，擴大了現有手性材料和2D材料體系，為更廣闊的研究和應用奠定了基礎。
廈門大學
據廈門日報，中科院院士、廈大生命科學學院教授林圣彩團隊和同學院鄧賢明教授團隊合作，通過“釣魚竿”式的化學探針“釣”出了百年神藥二甲雙胍，發(fā)揮其神奇作用的蛋白——PEN2，這一歷時七年研究的成果發(fā)表在2月23日出版的國際頂級學術刊物Nature上。
這一研究發(fā)現了二甲雙胍延長壽命等神奇功效的潛在原因，和卡路里限制（俗稱“七分飽”），走的是同一條路線，同時能為二甲雙胍替代藥品的篩選提供潛在的靶點，從而在治療糖尿病和其他代謝性疾病方面產生更好的療效。
林圣彩院士團隊長期致力于代謝穩(wěn)態(tài)和代謝疾病發(fā)生機制的研究，2014年起，他們對二甲雙胍產生了興趣。此次，林圣彩團隊首先通過和廈大鄧賢明團隊合作，后者突破了多個化學合成上的難題，合成了二甲雙胍的化學探針。這個探針的工作原理就像釣魚一樣，前端的“魚鉤”是二甲雙胍這個分子，后端的“釣竿”則是一個名為生物素的標簽:當前端的二甲雙胍分子碰到了它所結合的蛋白（即靶點）后，科學家就可以通過后端的標簽，把二甲雙胍連同它的靶點一起“釣”上來，再通過質譜等手段分析，就能知道二甲雙胍結合的靶點是什么。
這一成果可謂“七年磨一劍”——本文第一作者廈大2014級博士馬騰，共同第一作者田瀟和張保錠，都為此付出多年的努力——他們要從2000多個潛在靶點中找到一個真正的靶點，目前并沒有任何手段加以避免“假陽性”靶點，唯一的方法只能是不厭其煩地逐一篩選。
通過這種方法，科學家從細胞中“釣”出了2000多種可能和二甲雙胍結合的蛋白，并通過一系列的篩選、驗證，最終找到了一個名為PEN2的蛋白，能夠介導二甲雙胍對AMPK的激活。早前的研究顯示，二甲雙胍的諸多藥效正是通過激活AMPK蛋白質激酶才得以實現。
當科學家敲除PEN2后，發(fā)現此時的二甲雙胍不能激活AMPK，對降低脂肪肝、緩解高血糖、延長壽命等諸多效果也就不存在。這些后續(xù)實驗進一步表明，PEN2就是二甲雙胍啟動溶酶體途徑激活AMPK的前提。也就是說，PEN2就是二甲雙胍的靶點。
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