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中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國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)運機制以及其突變引發(fā)的致病機理提供了基礎(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，對ABCB11的研究報道持續(xù)不斷，但人們對該蛋白轉(zhuǎn)運膽汁鹽的機理仍然不清楚。作者借助冷凍電鏡技術(shù)解析了該蛋白開放狀態(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)上包含兩個彼此靠近的跨膜結(jié)構(gòu)域（TMD）和兩個分開的胞內(nèi)核算結(jié)合結(jié)構(gòu)域（NDB）以及一個N端的α螺旋，整體呈現(xiàn)對肝細(xì)胞內(nèi)開放的構(gòu)象。根據(jù)該結(jié)構(gòu)提供的三維空間信息，作者對臨床上該蛋白的突變體致病機理進(jìn)行了分析。作者發(fā)現(xiàn)，臨床樣本的突變會破壞蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的相互作用，或者使蛋白錯誤折疊，導(dǎo)致蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運功能降低或者完全喪失，最終引發(fā)相關(guān)疾病。作者還對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)行了驗證，發(fā)現(xiàn)利福平和格列本脲以競爭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產(chǎn)化工業(yè)控制系統(tǒng)開發(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)動的作物生長監(jiān)測、環(huán)境精準(zhǔn)調(diào)控、水肥綜合管理等技術(shù)裝備。項目已在多地開展應(yīng)用，開發(fā)了“認(rèn)領(lǐng)一塊地”等商業(yè)模式。2025年4月7日，天津電視臺新聞頻道《都市報道60分》以《物聯(lián)網(wǎng)遇上菜籃子 解鎖開心農(nóng)場》為題進(jìn)行了報道。

技術(shù)團隊圍繞污染場地環(huán)境土壤評估與修復(fù)通過環(huán)境修復(fù)新材料及修復(fù) 新技術(shù)的創(chuàng)新融合，實現(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 研發(fā)環(huán)境修復(fù)新技術(shù)與新產(chǎn)品，通過項目技術(shù)應(yīng)用及推廣已形成一整套污染 場地治理修復(fù)技術(shù)，項目可培育出完整的產(chǎn)業(yè)鏈，并最終有望形成國內(nèi)具有競 爭優(yōu)勢的技術(shù)產(chǎn)業(yè)集群。

熒光技術(shù)是近 20 年來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，它們與水樣唯一對應(yīng)，被稱為“水質(zhì)熒光指紋”，簡稱“水紋”。該法在污染性質(zhì)快速判斷方面具有獨特優(yōu)勢。熒光指紋是水樣內(nèi)蘊特征的反映，還攜帶了有機物總量信息，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、教育部科技重點項目、清華大學(xué)自主研究項目、國家重大水專項等項目資助下，掌握了數(shù)百種水紋，創(chuàng)新性開發(fā)出基于水紋比對的新型預(yù)警和污染識別原理，并研發(fā)出污染預(yù)警溯源儀。獲得 2 項發(fā)明專利，第 16 屆中國國際工業(yè)博覽會高校展區(qū)二等獎。

1 成果簡介我國水污染事故頻發(fā)， 以有機污染為主。現(xiàn)有技術(shù)不能迅速確定污染類型，因此事故發(fā)生后無法迅速采取恰當(dāng)?shù)膽?yīng)對， 是產(chǎn)生重大經(jīng)濟和環(huán)境損失以及負(fù)面國際影響的主要原因。為維護水環(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)境友好的水體有機污染預(yù)警技術(shù)。 水質(zhì)指紋與水樣唯一對應(yīng)， 簡稱水紋。課題組從 2003 年開始從事水紋研究，在清華大學(xué)基礎(chǔ)研究基金、教育部科技重點項目、教育部清華大學(xué)自主研究項目、國家十一五重大水專項等項目資助下， 掌握了上百種水紋，創(chuàng)新性開發(fā)出基于水紋比對的新型污染識別原理，并研發(fā)出有機污染溯源儀，填補了迅速確定污染類型的儀器的空白。該儀器由水紋采集儀、水紋比對軟件和豐富的水紋數(shù)據(jù)庫組成，可以識別數(shù)十種有機污染類型。儀器的特點如下：自動取樣，自動測量，自動比對；數(shù)據(jù)庫設(shè)計人性化，可以自動添加新指紋；數(shù)據(jù)自動保存；水紋采集儀性能穩(wěn)定，使用、維護簡便，當(dāng)儀器光源老化時，自動提示更換等。上述優(yōu)點表明該儀器既適合在線實時監(jiān)測，也可以作為監(jiān)測車和實驗室的專用儀器。查新表明，國內(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，測量時間短，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 小時使用耗電僅數(shù)度，成本低。 圖1 有機污染預(yù)警溯源儀2 應(yīng)用說明2011 年 7 月至 2012 年 3 月，水質(zhì)有機污染溯源預(yù)警儀在京杭運河江蘇蘇州段進(jìn)行了為期 3 個月的實地連續(xù)測試運行， 儀器檢測出數(shù)次水質(zhì)異常，并及時進(jìn)行了報警， 現(xiàn)場測試表明，該儀器能夠靈敏、及時地監(jiān)測到污染的發(fā)生和變化， 預(yù)警迅速，并能給污染類型的信息，對于快速確定有針對性的采取污染應(yīng)對措施大有益處。 目前正在太湖水源地進(jìn)行示范運行。 儀器經(jīng)過了權(quán)威第三方的檢測。3 效益分析由于目前國內(nèi)外尚無同類產(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。本儀器價格每臺約 60 萬元。而本儀器運行穩(wěn)定、靈敏。總體上，儀器成本低，維護省，快速，無二次污染， 24 小時連續(xù)使用，運行費每月在 3000 元左右，具有明顯的經(jīng)濟和技術(shù)優(yōu)勢。

化學(xué)化工與材料、生命科學(xué)類等研究與實踐應(yīng)用中，在對樣品進(jìn)行凍干處理時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（-55℃——-60℃）、保護瓶及樣品室等主要部件組成。該設(shè)備的凍干原理是：通過油泵創(chuàng)造一個真空環(huán)境，加速冰凍生物樣品（≤-20℃）中的水分子的升華；通過制冷壓縮機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油混合。近年來，該設(shè)備的改進(jìn)主要僅是將樣品冷凍單元并入，實現(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個方面：①能耗高，油泵運轉(zhuǎn)、制冷機運轉(zhuǎn)都高耗能；②使用繁瑣，不便捷。機油需要定期更換；③污染嚴(yán)重，這種污染主要是油泵啟動初期，大量油煙從排氣口噴出，造成嚴(yán)重的污染；④不便移動，為了將油煙排到戶外，通常要連接并固定一根長管到戶外，導(dǎo)致移動不便；⑤噪音大、耗能高，自連續(xù)運轉(zhuǎn)的油泵和短時停運的制冷機需耗能并產(chǎn)生大量噪音。 與傳統(tǒng)冰凍干燥儀器相比，本實用新型具有低能耗、低噪音、無污染、便于移動、使用與維護簡單、工作量低等優(yōu)點，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)越性與市場推廣應(yīng)用價值，有持續(xù)性的市場應(yīng)用前景。目前在本單位內(nèi)部實驗室的實際應(yīng)用中取得了良好效果。 圖1.本項目自制的一體式凍干機

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

西湖大學(xué)周強實驗室利用冷凍電鏡技術(shù)成功解析此次新冠病毒的受體——ACE2的全長結(jié)構(gòu)。這是世界上首次解析出ACE2的全長結(jié)構(gòu)。相關(guān)研究內(nèi)容于北京時間2月19日凌晨3點左右在預(yù)印版平臺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，也是通過識別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”侵入人體的過程中，ACE2就像是“門把手”，病毒抓住它，從而打開了進(jìn)入細(xì)胞的大門。 周強實驗室針對這個問題進(jìn)行了攻堅。第一步，他們要獲取ACE2蛋白全長蛋白，但作為膜蛋白的ACE2本身很難在體外穩(wěn)定獲得。周強及博士后鄢仁鴻在文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)ACE2與腸道內(nèi)的一個氨基酸轉(zhuǎn)運蛋白B0AT1能夠形成復(fù)合物。根據(jù)他們過去的研究經(jīng)驗，這個復(fù)合物極有可能穩(wěn)定住ACE2。果然，他們通過共表達(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)的冷凍電鏡平臺成功解析了其三維結(jié)構(gòu)，分辨率達(dá)到2.9埃，對于病毒識別至關(guān)重要的胞外結(jié)構(gòu)域分辨率為2.7埃。通過分析ACE2的全長蛋白結(jié)構(gòu)，周強實驗室發(fā)現(xiàn)ACE2以二聚體形式存在，同時具有開放和關(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別界面。一研究發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步解析全長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)。

分析報道了人類AARS家族成員之一，Tyrosyl-tRNA合成酶 (TyrRS)中的兩個新型剪接異構(gòu)體。這兩個剪接異構(gòu)體分別去除了第2-4個和第2-3個外顯子，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，這兩個剪接異構(gòu)體仍能夠形成兩個具有不同構(gòu)象的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，其中一個剪接異構(gòu)體由于剪接位點而形成了一個全新的Coiled-coil區(qū)域，用來形成一個新的二聚體相互作用界面；與此相反，另一個剪接異構(gòu)體，由于其剪接位點導(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值。目前，aTyr制藥（美國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，開發(fā)新型藥物。

"重金屬的環(huán)境風(fēng)險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)濟價值，科學(xué)選擇修復(fù)植物并輔以綠色化學(xué)、生物強化方法提高其修復(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值。 本成果研發(fā)的系列鈍化劑可以有效降低植物對重金屬的吸收，通過田間試驗驗證，一次施加，持續(xù)有效長達(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)。 開發(fā)的以柳樹為核心的植物修復(fù)技術(shù)，在高效去除土壤重金屬、改善土壤質(zhì)量的同時，收獲的柳樹可用于綠化、岸邊緩沖帶建設(shè)等領(lǐng)域，具有很好的環(huán)境和經(jīng)濟效益。 同時，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)到國家標(biāo)準(zhǔn)。以柳樹為核心的植物修復(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)濟效益。"