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生物振蕩網絡作為生命體的內稟時鐘，調節各種與時間信息相關的生命過程，因此需要在減小計時漲落的同時，保持對環境信號的敏感性。 對于處于熱力學平衡態的系統，漲落耗散定理表明，高響應與低漲落不可能同時完成。但是生命系統處于非平衡態，并沒有漲落耗散定理的約束。對于振蕩網絡這一非平衡態系統，如何保持高敏感性和精確性，以及對應的熱力學的設計原理，是一個重要的利用物理原理理解生命系統的基本問題。 歐陽頎教授研究組與美國IBM沃森研究中心的涂豫海教授（北京大學物理學院/定量生物學中心教授）展開合作，首次從理論上揭示了生化反應網絡優化振蕩功設計原則。研究發現，通過增加系統的自由能耗散，振蕩的計時精確性增加，這與之前的研究相符；更重要的是，耗散的增加還能夠增強系統對于外界信號的響應，兩者呈正比關系。通過對簡單模型的解析發現，額外的自由能耗散可以加強振蕩相位與振幅的耦合，借此來增強對信號的響應，從而打破了平衡態的漲落響應關系。為了同時達到高敏感性和精確性，系統需要精細的分配參與反應的非平衡環路中的自由能耗散。研究基于化學勢與反應流提出了兩條重要的能量分配原則，并在相關實驗數據分析中得到驗證。

協同利用酶觸發的超分子自組裝和生物正交斷鍵反應，在腫瘤細胞內部實現原位、特異的前藥激活，不僅極大地降低了抗癌藥物的毒副作用，而且增強了靶向活化能力。設計合成了帶有前藥激活開關Tetrazine的酶響應組裝前體短肽，利用宮頸癌細胞過表達的磷酸酶，在腫瘤原位構建功能納米組裝體，使前藥激活開關獲得腫瘤靶向性并且大量富集。后續使用的阿霉素前藥TCO-DOX (其中，TCO為生物正交脫籠基團)在正常細胞或組織內沒有激活，不產生毒性；而在腫瘤內則能被高效激活，顯著提高了癌細胞的殺傷效果。

項目簡介近年來，石油價格不斷上漲，我國汽車保有量持續上升，燃料油用量越來越大，這在一定程度上造成了我國燃油供給的緊張。另一方面，隨著餐飲行業的發展，加之我國人民的飲食習慣，日益增加的餐飲行業產生的廢食用油,已經成為環境及飲食安全方面的一大隱患。本項目的目的在于將餐飲行業的廢油（脂）經過凈化處理后，在堿催化劑存在下，進行酯交換反應，生產市場緊缺的車用燃油替代品——生物柴油。經檢測本項目制得的生物柴油性能指標如下：二、市場前景當今餐飲行業異常發達，產生的廢油資源越來越豐富。石油短缺，汽車保有量增多，造成石油柴油供應短缺，使生物柴油市場前景非常樂觀。三、規模與投資規模5000噸/年，廠區占地1000㎡，設備投資100萬元。四、生產設備設備名稱   規格    材質   數量反應釜    5000L   不銹鋼   5個貯罐 10000L 不銹鋼  4個離心泵 5臺熱水鍋爐   3噸          1個五、效益分析以地溝油、動植物油、酸化油[動植物油皂角油]，脂肪酸，毛油.等經凈化后脫水干燥后，在堿催化劑作用下與甲醇進行酯交換反應，生產脂肪酸甲酯[生物柴油]。生產成本：原料費：甲醇   50kg  200元凈化餐飲廢油  3400元/噸 人工費      20元/噸水、電費   20元/噸 其他原料及加工費    50元/噸生產成本：       3690元/噸 包裝、運輸及其他經營成本 600元/噸生物柴油市場售價    4800元/噸年經濟效益：（4800－600－3690）×5000=255萬元六、合作方式合作，轉讓。

導電聚合物的發現為有機高分子材料的應用開辟了一個新領域，聚苯胺由于合成工藝簡單、摻雜機制特殊，具有良好的導電性、優良的環境穩定性以及特殊的光、電、磁學性能而得到廣泛的研究。但仍存在以下問題：（1）聚苯胺的分子鏈骨架剛性強，分子間相互作用力大，幾乎不溶不熔，加工性能和機械性能較差；（2）合成產物的結構、分子量和聚集態難于控制，對宏觀性能的影響大；（3）聚苯胺經摻雜后雖然表現出一些優異的性能，但相對于本征態，穩定性降低。針對以上問題，本項目采用化學氧化聚合法合成了不同

L-半胱氨酸（L-CySH）是組成蛋白質的20多種氨基酸中唯一具有還原性基團巰基的氨基酸，為谷胱甘肽的組成成分之一。由于其分子中含有活性的巰基，具有許多重要的生理功能：可以增強肝功能，用于治療肝炎、肝硬化與肝昏迷等癥狀；可以作為解毒劑，解除苯、萘等有毒芳香物質及藥物中毒；可用于治療因原子能輻射、X射線以及其它短光波所引起的放射性障礙和各種白血球減少癥；有抗過敏與消除過敏癥的作用；可用于蛋白質氨基酸制劑，解毒鎮痛劑、疲勞恢復劑、潰瘍治療劑，L-半胱氨酸還是特效的化痰劑；可促進毛發生長和防止食品氧化等。因此L-半胱氨酸已經廣泛應用于醫藥、食品、化妝品以及飼料工業。此外由L-半胱氨酸可以得到多種衍生物，有鎮痛、消炎、退燒、止痛以及抑制細菌和腫瘤生長的作用，目前也在得到不斷的開發和應用。國內目前L-半胱氨酸的生產主要依靠人或動物的毛發經酸水解或堿水解提取L-半胱氨酸后，再經過電解還原制得L-半胱氨酸。該方法收率低，能耗高，水解過程產生大量刺激性氣體，廢酸處理困難，對環境污染嚴重。隨著L-半胱氨酸生產技術的發展，微生物轉化法制生產L-半胱氨酸逐漸取代了毛發水解制備L-半胱氨酸。微生物轉化法制備工藝以其反應條件溫和、專一性強、對環境友好等優點而日益受到重視。本課題組利用自行篩選的高效菌株，通過高密度培養獲得大量菌體，可以將底物D,L-2-氨基-Δ2-噻唑啉-4-羧酸（D,L-ATC）轉化為L-半胱氨酸，濃度為5.8g /L，轉化率92%，半胱氨酸得率78%。

開發一種簡單的合成策略，制備具有高活性的酶@MOFs生物雜交材料。該方法的關鍵在于添加了能夠作為“形貌調制器”的聚多肽-聚谷氨酸（γ-poly-L-glutamic acid, PLGA)。PLGA是一種陰離子生物聚多肽，不僅可通過靜電組裝方式調控酶的表面電荷進而加速酶@ZIF-8雜交材料的形成，而且PLGA直鏈上豐富的羧基基團可與金屬離子競爭配位，原位裁剪出具有不同形貌和孔徑尺寸的酶@ZIF-8納米結構（圖1A）。研究表明不同的納米結構對于雜交材料的活性有重要影響，其中設計的介孔2D酶@ZIF-8納米片結構由于具有更短的底物擴散路徑和更大的孔道尺寸，極大提高酶活性位點的利用率，因此得到的MOFs雜交材料具有優異的生物活性。基于提出的合成策略，研究人員還建立一個 MOFs“人造細胞”，通過酶級聯反應模擬細胞內的信號轉導（圖1B）。該人造細胞對葡萄糖具有雙重光學（熒光和比色信號）響應，兩種光學信號都與葡萄糖濃度成正比，并且在兩個互補的濃度范圍內靈敏。

在 S.pombe 中發現的一個全新pre-RC組分Sap1，它是pre-RC的裝配過程中不可或缺的一個蛋白: 與ORC一樣，Sap1在細胞生長周期中與DNA復制源結合，通過一系列的功能研究及X射線晶體學與NMR聯合的結構功能研究表明，Sap1與通過其九個AT-鉤狀基序結合不對稱AT富序列的ORC不同，Sap1優先結合5’-（A / T）nC / G（A / T）9-10G / C（A / T）n-3’，對于DNA起始復制源有一定的序列傾向性。 通過進一步的功能研究證明Sap1和ORC存在相互作用，ORC在招募Cdc18至DNA復制源時需要Sap1來完成pre-RC組裝，充分表明Sap1是直接參與pre-RC組裝的復制起始因子，本研究論文表明在S.pombe的DNA復制過程中，首先需要Sap1與ORC共同結合到DNA復制源上從而開啟DNA的起始復制過程。進一步的研究表明在人類的DNA復制過程中同樣存在Sap1功能類似的蛋白質元件，相關工作正在進行中。

超聲波頻率優化控制關鍵技術研究及其應用項目所研究的技術屬于先進制 造領域。相關技術的產品涉及振動與聲、電子、機械及材料等新技術。國內超聲 波應用系統中的主要部件（超聲波換能器、超聲波電源）其技術指標與國外有相 當距離，制約了整個行業的發展。因此，本項目主要圍繞超聲波電源及超聲波應 用，結合企業新產品的研發，針對超聲波相關產品研發中的多項關鍵技術展開研 究，提出解決方案。關鍵技術的突破提升了企業產品質量水平及競爭比較優勢， 創造了巨大的經濟效益，為提升超聲波應用行業產品技術水平建立良好的示范作 用。項目主要研究下述 3 方面技術： 1.超聲波生物處理（萃取、破碎、清洗等系統）是電力電子技術與生物工程 技術交叉、融合的學科，被廣泛應用于輕工、食品、醫藥、能源、化工等領域的 機械裝備，是近年快速發展的輕工工藝裝備。項目以大范圍頻率搜索策略，配置 多套換能執行振板、匹配諧振網絡和寬頻帶超聲波電源裝置，通過操控（總控、 顯示、參數設置、模式設置與功率給定功能）終端協調、控制，進行超聲波生物 處理優化頻率的搜索。通過對應不同處理過程的不同物理量傳感器，對處理液中 超聲波作用區域進行處理效率監測，得到處理效率變化的動態，依據該動態，確 定最佳工藝，使各種不同處理對象接受到適合頻率的超聲波作用，從而成倍提高 處理效率。主要包括：以超聲波電源作為系統的執行器，以生物處理過程（效率） 為反饋量，實現超聲波生物處理的全閉環反饋控制系統。 2.超聲波精細霧化化學機械拋光處理，是機械工程與電子工程交叉學科，解 決常規工藝無法解決的機械加工問題。通過本項目研發的超聲波電源，在“超聲 霧液化學機械研拋納米表面形成機理和關鍵技術”發揮了關鍵作用，保證了課題 的研發需求。 3.超聲波電源。主要研究超聲波電源系統原理、系統實現方法和在生物處理 方面、機械加工、塑料焊接方面的應用。當前超聲波電源系統主要有信號源、驅 動電路、采樣反饋電路、（算法）控制系統。其結構方案為：①模擬+數字電路； ②全數字電路；③微型計算機電路。缺點為運行功耗大，無自動頻率跟蹤功能或 頻率跟蹤范圍小，無法保證輸出最大功率。本項目完成了基于高速 DSP 電路的超 聲波電源。采用智能控制算法，自動頻率跟蹤范圍寬，輸出功率效率高。能在超338 聲換能器的工況變化（溫度、負載、模具等）時，頻率跟蹤點穩定地運行在加工 工藝所需的頻率上。 授權專利： 超聲波生物處理的頻率搜索控制方法 200910215255.9 超聲波生物處理效率的蓋上檢測方法 201110342001.0 一種超聲波灸袖珍式超聲波穴位按摩儀及其操作電路 201110347561.5 一種超聲波灸電路結構，201110049586.7 超聲波生物處理的頻帶搜索匹配方法 201110363842.X 一種小功率高頻超聲波電源實現方法 2012100040137, 一種微型超聲波發生器的高效節能方法，2012100096908， 超聲波生物處理效率的蓋上檢測方法 2012101814370，201110049586.7 超聲波生物處理的并行頻率搜索控制系統 201020002032.2 超聲波生物處理的頻率搜索控制系統 201020002031.8 超聲波生物處理效率的蓋上檢測裝置, 2012200057985, 一種小功率高頻超聲波電源結構，2012200426513, 超聲波頻率搜索生物處理系統一體化結構，2012200738144, 袖珍式超聲波穴位按摩儀及其操作電路 2012202604159 一種超聲波灸，2012202608319

利用植物化學遺傳學手段，以擬南芥乙烯過量合成突變體eto1-2和乙烯信號活化突變體ctr1-1為篩選材料，從2000種化學小分子文庫中篩選出了3種可抑制乙烯合成或反應的小分子化合物：kynurenine（KYN），ponalrestat（PRT）和pyrazinamide（PZA）。他們早期的研究發現KYN能夠抑制乙烯所誘導的下游生長素合成途徑中的一類關鍵酶TAA1/TARs（He et al., 2011 Plant Cell），最近發現PRT也作用于乙烯下游反應，抑制了生長素合成途徑中的另一類關鍵酶（相關工作正在整理發表中）。 不同于KYN和PRT，第三個小分子PZA只特異性抑制乙烯過量合成突變體eto1-2的“三重反應”（圖A）。施加PZA處理可以抑制乙烯合成前體ACC所誘導的乙烯反應，暗示PZA可能通過抑制ACC氧化酶（ACC oxidase，ACO）而抑制乙烯合成。體外生化分析發現，PZA無法直接抑制ACO催化活性，需要被擬南芥煙酰胺酶（nicotinamidase）轉化為pyrazinoic acid（POA）（圖B），進而以POA的形式競爭性抑制ACO的催化活性。 進一步解析了擬南芥中ACO家族成員ACO2與POA復合物的高分辨率晶體結構（2.1?），從原子層面揭示了POA的抑制機理（圖C和圖D）。晶體結構表明，POA是通過與活性中心的一個鋅離子或鐵離子形成配位鍵而與ACO2結合。此外，POA與其周圍氨基酸之間形成的氫鍵、疏水相互作用以及范德華力，也鞏固了其與蛋白的結合。通過對ACO2蛋白關鍵氨基酸進行突變，證實了POA或其類似物2-PA可以模擬ACO的內源底物ACC，從而競爭性抑制了ACO的活性。這些結果不僅在原子層面上闡明了POA的抑制機理，還為進一步優化POA結構，提高其抑制活性提供了理論基礎。