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中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心和生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部陳宇星教授、周叢照教授、孫林峰教授課題組合作，利用冷凍電鏡技術(shù)解析了人類膽汁鹽外排蛋白ABCB11的近原子分辨率三維結(jié)構(gòu)，為深入理解該類膜蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制以及其突變引發(fā)的致病機(jī)理提供了基礎(chǔ)。該研究成果在線發(fā)表在《Cell Research》上。研究表明，膽小管上的ABC膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ABCB11是膽汁鹽外排到膽小管中最重要的蛋白。該蛋白編碼基因突變會(huì)導(dǎo)致各種膽汁淤積病癥。自發(fā)現(xiàn)該基因的近20多年來(lái)，對(duì)ABCB11的研究報(bào)道持續(xù)不斷，但人們對(duì)該蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)膽汁鹽的機(jī)理仍然不清楚。作者借助冷凍電鏡技術(shù)解析了該蛋白開(kāi)放狀態(tài)下的3.5 ? 高分辨率的三維結(jié)構(gòu)。該蛋白由1321個(gè)氨基酸殘基組成，以單體的形式發(fā)揮功能。結(jié)構(gòu)上包含兩個(gè)彼此靠近的跨膜結(jié)構(gòu)域（TMD）和兩個(gè)分開(kāi)的胞內(nèi)核算結(jié)合結(jié)構(gòu)域（NDB）以及一個(gè)N端的α螺旋，整體呈現(xiàn)對(duì)肝細(xì)胞內(nèi)開(kāi)放的構(gòu)象。根據(jù)該結(jié)構(gòu)提供的三維空間信息，作者對(duì)臨床上該蛋白的突變體致病機(jī)理進(jìn)行了分析。作者發(fā)現(xiàn)，臨床樣本的突變會(huì)破壞蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的相互作用，或者使蛋白錯(cuò)誤折疊，導(dǎo)致蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能降低或者完全喪失，最終引發(fā)相關(guān)疾病。作者還對(duì)一系列膽汁鹽以及兩種抑制劑（利福平、格列本脲）的刺激ATP水解活性的進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)利福平和格列本脲以競(jìng)爭(zhēng)方式抑制該蛋白的活性，這也是服用這類藥物導(dǎo)致肝損傷的主要原因之一。

我校協(xié)同育人企業(yè)天津騰領(lǐng)電子科技有限公司基于自研國(guó)產(chǎn)化工業(yè)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了設(shè)施農(nóng)業(yè)管控系統(tǒng)，利用邊云協(xié)同控制架構(gòu)，集成以大模型驅(qū)動(dòng)的作物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)、環(huán)境精準(zhǔn)調(diào)控、水肥綜合管理等技術(shù)裝備。項(xiàng)目已在多地開(kāi)展應(yīng)用，開(kāi)發(fā)了“認(rèn)領(lǐng)一塊地”等商業(yè)模式。2025年4月7日，天津電視臺(tái)新聞?lì)l道《都市報(bào)道60分》以《物聯(lián)網(wǎng)遇上菜籃子 解鎖開(kāi)心農(nóng)場(chǎng)》為題進(jìn)行了報(bào)道。

技術(shù)團(tuán)隊(duì)圍繞污染場(chǎng)地環(huán)境土壤評(píng)估與修復(fù)通過(guò)環(huán)境修復(fù)新材料及修復(fù) 新技術(shù)的創(chuàng)新融合，實(shí)現(xiàn)技術(shù)研發(fā)、技術(shù)服務(wù)、技術(shù)應(yīng)用的協(xié)同創(chuàng)新。通過(guò) 研發(fā)環(huán)境修復(fù)新技術(shù)與新產(chǎn)品，通過(guò)項(xiàng)目技術(shù)應(yīng)用及推廣已形成一整套污染 場(chǎng)地治理修復(fù)技術(shù)，項(xiàng)目可培育出完整的產(chǎn)業(yè)鏈，并最終有望形成國(guó)內(nèi)具有競(jìng) 爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的技術(shù)產(chǎn)業(yè)集群。

熒光技術(shù)是近 20 年來(lái)興起的新型分析方法，靈敏度高、適用范圍廣。污水和水體的熒光光譜是多物質(zhì)產(chǎn)生的復(fù)合光譜，它們與水樣唯一對(duì)應(yīng)，被稱為“水質(zhì)熒光指紋”，簡(jiǎn)稱“水紋”。該法在污染性質(zhì)快速判斷方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。熒光指紋是水樣內(nèi)蘊(yùn)特征的反映，還攜帶了有機(jī)物總量信息，可作為新型的水質(zhì)表征方法。課題組從 2003年開(kāi)始從事水紋研究，在清華大學(xué)基礎(chǔ)研究基金、教育部科技重點(diǎn)項(xiàng)目、清華大學(xué)自主研究項(xiàng)目、國(guó)家重大水專項(xiàng)等項(xiàng)目資助下，掌握了數(shù)百種水紋，創(chuàng)新性開(kāi)發(fā)出基于水紋比對(duì)的新型預(yù)警和污染識(shí)別原理，并研發(fā)出污染預(yù)警溯源儀。獲得 2 項(xiàng)發(fā)明專利，第 16 屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)高校展區(qū)二等獎(jiǎng)。

1 成果簡(jiǎn)介我國(guó)水污染事故頻發(fā)， 以有機(jī)污染為主。現(xiàn)有技術(shù)不能迅速確定污染類型，因此事故發(fā)生后無(wú)法迅速采取恰當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)， 是產(chǎn)生重大經(jīng)濟(jì)和環(huán)境損失以及負(fù)面國(guó)際影響的主要原因。為維護(hù)水環(huán)境安全，保障人民生活和生產(chǎn)， 需要一種能迅速確定污染類型的、環(huán)境友好的水體有機(jī)污染預(yù)警技術(shù)。 水質(zhì)指紋與水樣唯一對(duì)應(yīng)， 簡(jiǎn)稱水紋。課題組從 2003 年開(kāi)始從事水紋研究，在清華大學(xué)基礎(chǔ)研究基金、教育部科技重點(diǎn)項(xiàng)目、教育部清華大學(xué)自主研究項(xiàng)目、國(guó)家十一五重大水專項(xiàng)等項(xiàng)目資助下， 掌握了上百種水紋，創(chuàng)新性開(kāi)發(fā)出基于水紋比對(duì)的新型污染識(shí)別原理，并研發(fā)出有機(jī)污染溯源儀，填補(bǔ)了迅速確定污染類型的儀器的空白。該儀器由水紋采集儀、水紋比對(duì)軟件和豐富的水紋數(shù)據(jù)庫(kù)組成，可以識(shí)別數(shù)十種有機(jī)污染類型。儀器的特點(diǎn)如下：自動(dòng)取樣，自動(dòng)測(cè)量，自動(dòng)比對(duì)；數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人性化，可以自動(dòng)添加新指紋；數(shù)據(jù)自動(dòng)保存；水紋采集儀性能穩(wěn)定，使用、維護(hù)簡(jiǎn)便，當(dāng)儀器光源老化時(shí)，自動(dòng)提示更換等。上述優(yōu)點(diǎn)表明該儀器既適合在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也可以作為監(jiān)測(cè)車和實(shí)驗(yàn)室的專用儀器。查新表明，國(guó)內(nèi)外目前尚未發(fā)現(xiàn)有相似原理的儀器。 性能參數(shù)：靈敏度高，信噪比達(dá)到 250；完成一次溯源任務(wù)不足 15 分鐘，測(cè)量時(shí)間短，重現(xiàn)性好；工作溫度/濕度 15-350℃， 45-80%（不可有冷凝現(xiàn)象，350℃以上時(shí)濕度為 70%以下)；不加任何試劑，取樣量少，不產(chǎn)生二次污染；連續(xù) 24 小時(shí)使用耗電僅數(shù)度，成本低。 圖1 有機(jī)污染預(yù)警溯源儀2 應(yīng)用說(shuō)明2011 年 7 月至 2012 年 3 月，水質(zhì)有機(jī)污染溯源預(yù)警儀在京杭運(yùn)河江蘇蘇州段進(jìn)行了為期 3 個(gè)月的實(shí)地連續(xù)測(cè)試運(yùn)行， 儀器檢測(cè)出數(shù)次水質(zhì)異常，并及時(shí)進(jìn)行了報(bào)警， 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，該儀器能夠靈敏、及時(shí)地監(jiān)測(cè)到污染的發(fā)生和變化， 預(yù)警迅速，并能給污染類型的信息，對(duì)于快速確定有針對(duì)性的采取污染應(yīng)對(duì)措施大有益處。 目前正在太湖水源地進(jìn)行示范運(yùn)行。 儀器經(jīng)過(guò)了權(quán)威第三方的檢測(cè)。3 效益分析由于目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)同類產(chǎn)品，而污染預(yù)警和溯源的需求比較迫切，因此本儀器具有較大的推廣空間。本儀器價(jià)格每臺(tái)約 60 萬(wàn)元。而本儀器運(yùn)行穩(wěn)定、靈敏?？傮w上，儀器成本低，維護(hù)省，快速，無(wú)二次污染， 24 小時(shí)連續(xù)使用，運(yùn)行費(fèi)每月在 3000 元左右，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

化學(xué)化工與材料、生命科學(xué)類等研究與實(shí)踐應(yīng)用中，在對(duì)樣品進(jìn)行凍干處理時(shí)必須用到冰凍干燥儀，傳統(tǒng)冰凍干燥儀由真空泵（油泵）、制冷壓縮機(jī)（-55℃——-60℃）、保護(hù)瓶及樣品室等主要部件組成。該設(shè)備的凍干原理是：通過(guò)油泵創(chuàng)造一個(gè)真空環(huán)境，加速冰凍生物樣品（≤-20℃）中的水分子的升華；通過(guò)制冷壓縮機(jī)將升華的水分子再次冷凝于-55℃——-60℃的冷阱中，以免與油泵中起密封作用的機(jī)油混合。近年來(lái)，該設(shè)備的改進(jìn)主要僅是將樣品冷凍單元并入，實(shí)現(xiàn)冷凍、干燥、參數(shù)控制一體化的原位制冷但成本高，不便小規(guī)模市場(chǎng)應(yīng)用。 傳統(tǒng)冰凍干燥儀的不足之處主要體現(xiàn)在以下5個(gè)方面：①能耗高，油泵運(yùn)轉(zhuǎn)、制冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)都高耗能；②使用繁瑣，不便捷。機(jī)油需要定期更換；③污染嚴(yán)重，這種污染主要是油泵啟動(dòng)初期，大量油煙從排氣口噴出，造成嚴(yán)重的污染；④不便移動(dòng)，為了將油煙排到戶外，通常要連接并固定一根長(zhǎng)管到戶外，導(dǎo)致移動(dòng)不便；⑤噪音大、耗能高，自連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的油泵和短時(shí)停運(yùn)的制冷機(jī)需耗能并產(chǎn)生大量噪音。 與傳統(tǒng)冰凍干燥儀器相比，本實(shí)用新型具有低能耗、低噪音、無(wú)污染、便于移動(dòng)、使用與維護(hù)簡(jiǎn)單、工作量低等優(yōu)點(diǎn)，在處理不易受溫度制約樣品的小型干燥儀方面有一定的創(chuàng)新性、優(yōu)越性與市場(chǎng)推廣應(yīng)用價(jià)值，有持續(xù)性的市場(chǎng)應(yīng)用前景。目前在本單位內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際應(yīng)用中取得了良好效果。 圖1.本項(xiàng)目自制的一體式凍干機(jī)

一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 近年來(lái)隨著我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)發(fā)展和長(zhǎng)江黃河大保護(hù)等政策的頒布實(shí)施，高污染行業(yè)逐步關(guān)停，產(chǎn)生大量工業(yè)污染場(chǎng)地?；ば袠I(yè)退役場(chǎng)地由于其生產(chǎn)工藝復(fù)雜、污染程度較高，亟待合理修復(fù)，降低風(fēng)險(xiǎn)，以滿足土地再利用的要求。然而，這些場(chǎng)地通常具有芳烴、石油烴、鹵代物、重金屬等復(fù)合污染特征，難以通過(guò)單一技術(shù)一步完成修復(fù)。因此，針對(duì)工業(yè)遺留場(chǎng)地有機(jī)-重金屬?gòu)?fù)合重度污染土壤需要快速修復(fù)的需求。

西湖大學(xué)周強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室利用冷凍電鏡技術(shù)成功解析此次新冠病毒的受體——ACE2的全長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。這是世界上首次解析出ACE2的全長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。相關(guān)研究?jī)?nèi)容于北京時(shí)間2月19日凌晨3點(diǎn)左右在預(yù)印版平臺(tái)bioRxiv上線。這也是西湖大學(xué)承擔(dān)的浙江省新型冠狀病毒肺炎防治應(yīng)急科研攻關(guān)任務(wù)的重要成果。 新型冠狀病毒感染引發(fā)的肺炎疫情爆發(fā)后，武漢病毒研究所的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，新型冠狀病毒和2003年的SARS病毒一樣，也是通過(guò)識(shí)別ACE2蛋白進(jìn)入人體細(xì)胞的，ACE2是“新冠病毒”侵入人體的關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn)，在SARS病毒和“新冠病毒”侵入人體的過(guò)程中，ACE2就像是“門(mén)把手”，病毒抓住它，從而打開(kāi)了進(jìn)入細(xì)胞的大門(mén)。 周強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室針對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了攻堅(jiān)。第一步，他們要獲取ACE2蛋白全長(zhǎng)蛋白，但作為膜蛋白的ACE2本身很難在體外穩(wěn)定獲得。周強(qiáng)及博士后鄢仁鴻在文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)ACE2與腸道內(nèi)的一個(gè)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白B0AT1能夠形成復(fù)合物。根據(jù)他們過(guò)去的研究經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)復(fù)合物極有可能穩(wěn)定住ACE2。果然，他們通過(guò)共表達(dá)的方法獲得了ACE2與B0AT1優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的復(fù)合物，并利用西湖大學(xué)的冷凍電鏡平臺(tái)成功解析了其三維結(jié)構(gòu)，分辨率達(dá)到2.9埃，對(duì)于病毒識(shí)別至關(guān)重要的胞外結(jié)構(gòu)域分辨率為2.7埃。通過(guò)分析ACE2的全長(zhǎng)蛋白結(jié)構(gòu)，周強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)ACE2以二聚體形式存在，同時(shí)具有開(kāi)放和關(guān)閉兩種構(gòu)象變化，但兩種構(gòu)象均含有與冠狀病毒的相互識(shí)別界面。一研究發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步解析全長(zhǎng)ACE2和新冠病毒的S蛋白復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。

分析報(bào)道了人類AARS家族成員之一，Tyrosyl-tRNA合成酶 (TyrRS)中的兩個(gè)新型剪接異構(gòu)體。這兩個(gè)剪接異構(gòu)體分別去除了第2-4個(gè)和第2-3個(gè)外顯子，導(dǎo)致其蛋白產(chǎn)物喪失了原始TyrRS中的催化核心和二聚體相互作用界面部分。但是，隨后的生化分析表明，這兩個(gè)剪接異構(gòu)體仍能夠形成兩個(gè)具有不同構(gòu)象的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，其中一個(gè)剪接異構(gòu)體由于剪接位點(diǎn)而形成了一個(gè)全新的Coiled-coil區(qū)域，用來(lái)形成一個(gè)新的二聚體相互作用界面；與此相反，另一個(gè)剪接異構(gòu)體，由于其剪接位點(diǎn)導(dǎo)致的抑制效果，從而趨向形成單體。與大多數(shù)TyrRS在各組織細(xì)胞中均勻分布不同，這兩種新的剪接異構(gòu)體顯示出明顯的組織偏好性，其中分別在淋巴細(xì)胞中和肺中富集表達(dá)，表明它們可能由于聚合狀態(tài)的差異而具有不同的生物學(xué)特性。      該研究結(jié)果闡釋了人類TyrRS具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)可塑性，在不同組織中具有不同的結(jié)構(gòu)重組功能，這為今后研究AARS剪接異構(gòu)體全新的生物學(xué)功能和潛在的疾病醫(yī)療效用提供了重要的參考價(jià)值。目前，aTyr制藥（美國(guó)NASDAQ上市公司）正在利用相關(guān)研究成果進(jìn)行轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究，開(kāi)發(fā)新型藥物。

"重金屬的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)與土壤中重金屬的有效態(tài)含量而非總量密切相關(guān)。原位鈍化修復(fù)通過(guò)在土壤中添加不同比例磷基、炭基等材料組成的新型環(huán)境友好鈍化劑，通過(guò)提高pH、沉淀、吸附等作用降低重金屬的生物有效性。穩(wěn)定化修復(fù)是一種操作簡(jiǎn)單、成本低廉且具備良好應(yīng)用潛力的原位修復(fù)技術(shù)。植物修復(fù)技術(shù)由于其環(huán)境友好性和潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，科學(xué)選擇修復(fù)植物并輔以綠色化學(xué)、生物強(qiáng)化方法提高其修復(fù)效率，在污染耕地修復(fù)、替代種植等方面具有重要的推廣價(jià)值。 本成果研發(fā)的系列鈍化劑可以有效降低植物對(duì)重金屬的吸收，通過(guò)田間試驗(yàn)驗(yàn)證，一次施加，持續(xù)有效長(zhǎng)達(dá)十余年，而且蘆蒿重金屬含量達(dá)到《食品中污染物限量》標(biāo)準(zhǔn)。 開(kāi)發(fā)的以柳樹(shù)為核心的植物修復(fù)技術(shù)，在高效去除土壤重金屬、改善土壤質(zhì)量的同時(shí)，收獲的柳樹(shù)可用于綠化、岸邊緩沖帶建設(shè)等領(lǐng)域，具有很好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。 同時(shí)，鈍化劑在江蘇、湖南、安徽等地推廣，使中輕度污染土壤中水稻的重金屬含量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。以柳樹(shù)為核心的植物修復(fù)技術(shù)在江蘇、河南等地推廣應(yīng)用，取得了很好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。"