浙大爆发！8篇Nature！8篇Science

自2021年以来（截至2021年10月7日）

以浙江大学作为通讯单位的研究团队

在Nature和Science两大世界顶刊上

已发表了16项研究成果

如此密集的高水平论文发表着实令人惊叹

快看看究竟是哪些研究成果

为Nature和Science所青睐

NATURE

01 A roadmap for the Human Developmental Cell Atlas

人类发育细胞图谱的路线图

纽卡斯尔大学生物科学研究所、英国剑桥大学等与浙江大学合作研究

人类发育细胞图谱 (HDCA) 计划是人类细胞图谱的一部分，旨在创建发育过程中细胞的综合参考图。这对于理解正常的器官发生、突变、环境因素和传染因子对人类发育、先天性和儿童疾病以及衰老、癌症和再生医学的细胞基础的影响至关重要。

该研究概述了 HDCA 计划以及使用最先进的技术绘制和模拟人类发展以创建跨妊娠参考图谱的挑战。与人类基因组计划类似，HDCA 将把越来越多的科学家的成果整合到一个统一的图谱中。还描述了已经取得的早期里程碑，以及使用人类干细胞衍生的培养物、类器官和动物模型为 HDCA 提供信息，特别是对于难以获得的产前组织。

02Direct imaging of single-molecule electrochemical reactions in solution

溶液中单分子电化学反应的直接成像

浙江大学冯建东团队发表

该研究展示了水溶液中单分子电化学反应的光学成像及其在超分辨率显微镜中的用途。

该方法利用化学发光反应，涉及在电极上电化学产生的钌络合物，确保最小的背景信号。这使该研究能够直接捕获单个反应的电化学发光的单光子，并开发超分辨率电化学发光显微镜，以高时空分辨率对活细胞的粘附动力学进行成像。该研究预计该方法将促进对电化学反应的基本理解，并证明对生物测定和细胞成像应用有用。

03Rashba valleys and quantum Hall states in few-layer black arsenic

少层黑砷中的 Rashba 谷和量子霍尔态

浙江大学郑毅、许祝安、中南大学夏庆林共同通讯

该研究首次在黑砷二维电子态中发现了外电场连续、可逆调控的强自旋轨道耦合效应，实现了对自旋的高速精准控制；同时在全新的自旋-能谷耦合的Rashba物理现象中，发现了新奇的量子霍尔态。该研究将对高效率、低能耗自旋电子器件研制提供坚实基础，对进一步加深量子霍尔现象的理解，以及依托拓扑超导器件的量子计算研究具有积极意义。

04Structural basis of GABAB receptor-Gi protein coupling

GABA B受体-G i蛋白偶联的结构基础

浙江大学张岩及蒙彼利埃大学Jean-Philippe Pin共同通讯

该研究发现单个G蛋白与GABA B受体的GB2亚基在一个主要涉及跨膜结构域一侧的细胞内环2的位点相互作用。这与在其他类型的GPCR中观察到的中央腔室中G蛋白结合相反。这种结合模式是由于该GABA B受体的跨膜结构域的活性形式不同于其他GPCR的。该研究工作还提供了亚基间和亚基内变化的细节，连接激动剂与该异二聚体复合物中的G蛋白活化结合。总之，该研究系统地鉴定了C型异源二聚体GABAB受体与G蛋白复合物的高分辨率冷冻电镜结构，揭示了二聚体GPCR偶联G蛋白的新模式。

05Structural insights into the lipid and ligand regulation of serotonin receptors

对血清素受体脂质和配体调节的结构洞察

中国科学院上海药物研究所徐华强和蒋轶团队，联合浙江大学张岩研究员团队共同发表

这项工作成功实现该领域的多个技术突破，成功解析了三个不同种类的5-羟色胺受体的五个结构，揭示了磷脂PI4P（PtdIns4P）和胆固醇如何调节受体的功能，以及药物阿立哌唑（Aripiprazole）如何识别5-羟色胺受体。阿立哌唑是临床用于治疗精神分裂症的一线用药，同时被用于治疗抑郁症、双相障碍、自闭症等重要精神类疾病。

06Self-powered soft robot in the Mariana Trench

马里亚纳海沟中的自供电软机器人

浙江大学李铁风团队发表

他们开发了一种用于深海探索的无绳软机器人，通过将电子设备集成到硅胶矩阵中，可以保护机载电源、控制和驱动免受压力。这种自供电机器人消除了对任何刚性容器的要求。

该研究将有助于各种其他应用技术的发展，进一步为推动海洋监测、清理和防治海洋污染、保护海洋生物多样性提供更多创新方案，更重要的是，它们可以帮助科学家探索海洋深处的大片未知地带。

07Structures of the glucocorticoid-bound adhesion receptor GPR97–Go complex

糖皮质激素结合粘附受体 GPR97-G o复合物的结构

中国科学院上海药物所，北京大学，山东大学及浙江大学等多单位合作，徐华强，张岩及孙金鹏共同通讯

在这里，研究人员报告糖皮质激素应激激素激活粘附 G 蛋白偶联受体 G3（ADGRG3；也称为 GPR97）4、5、6，这是一种典型的粘附 GPCR。GPR97-G o复合物与抗炎药倍氯米松或类固醇激素皮质醇结合的冷冻电子显微镜结构显示，糖皮质激素与跨膜结构域内的口袋结合。

糖皮质激素的甾体核心包裹在“切换开关”残基上 W 6.53，它感知配体的结合并诱导受体的激活。活性 GPR97 使用四元核心和 HLY 基序来固定七跨膜束并介导 G 蛋白偶联。GPR97 的细胞质侧有一个开放的腔，其中所有三个细胞内环都与 G o蛋白相互作用，有助于 GRP97 的高基础活性。发现G o蛋白胞质尾部的棕榈酰化对于与 GPR97 的有效结合是必不可少的，但在其他已解决的 GPCR 复合结构中未观察到。我们的工作为配体结合粘附 GPCR 的七跨膜结构域和随后的 G 蛋白偶联提供了结构基础。

08Platypus and echidna genomes reveal mammalian biology and evolution

鸭嘴兽和针鼹基因组揭示哺乳动物生物学和进化

深圳华大生命科学研究院、昆明动物研究所及哥本哈根大学张国捷、浙江大学周琦和阿德莱德大学Frank Grutzner共同通讯

产卵哺乳动物（单孔目动物）是除兽类（有袋动物和真兽类动物）之外唯一现存的哺乳动物外群，为哺乳动物进化提供了重要的见解。在这里，研究人员生成并分析了鸭嘴兽 ( Ornithorhynchus anatinus ) 和针鼹 ( Tachyglossus aculeatus ) 的参考基因组)，它们代表了仅有的两个现存的单孔目谱系。

近乎完整的鸭嘴兽基因组组装几乎将整个基因组锚定在染色体上，显着改善了基因组的连续性和基因注释。连同针鼹序列，这两个物种的基因组能够检测影响单孔目动物和哺乳动物进化的祖先和谱系特异性基因组变化。

研究人员提供的证据表明单孔性染色体复合体起源于祖先的染色体环配置。人类常染色体同系物所共有的多 X 和多 Y 染色体之间异常广泛的相互作用可能促进了这种独特染色体复合体的形成。

SCIENCE

01Self-assembled iron-containing mordenite monolith for carbon dioxide sieving

用于二氧化碳筛分的自组装含铁丝光沸石整料

南京工业大学王军，浙江大学邢华斌及新加坡国立大学颜宁共同通讯

开发低成本、高效的物理吸附剂对于气体吸附和分离至关重要；然而，容量和选择性之间的内在权衡，以及常规粉末吸附剂不可避免的成型程序，极大地限制了它们的实际分离效率。

在这里，研究人员使用一锅无模板和无粘合剂工艺自组装了一种极其稳定的含铁丝光沸石沸石整料，其孔隙系统具有精确狭窄的微通道。可直接用于工业应用的含铁丝光沸石整料提供了创纪录的高体积二氧化碳吸收量（在 273 和 298 K、1 比压力下，每立方厘米材料分别吸收 293 和 219 立方厘米二氧化碳）；在氩气、氮气、和甲烷；稳定的可回收性；和良好的防潮能力。色谱柱突破实验和工艺模拟进一步显示了高分离效率。

02Hierarchical-morphology metafabric for scalable passive daytime radiative cooling

用于可扩展被动白天辐射冷却的分层形态元结构

华中科技大学陶光明及浙江大学马耀光共同通讯

将被动辐射冷却结构纳入个人热管理技术可以有效地保护人类免受日益加剧的全球气候变化的影响。该研究表明，由于整个超织物中随机分散的散射体的分层形态设计，大规模编织超织物可以在大气窗口中提供高发射率 (94.5%) 和在太阳光谱中提供高反射率 (92.4%)。

通过可扩展的工业纺织品制造路线，超织物表现出商业服装所需的机械强度、防水性和透气性，同时保持高效的辐射冷却能力。实际应用测试表明，与商业棉织物覆盖的人体相比，由我们的超织物覆盖的人体可以冷却约 4.8°C。

03Elastic ice microfibers

弹性冰超细纤维

浙江大学童利民教授团队发表

众所周知，冰是一种坚硬易碎的晶体，变形时会破裂。该研究证明了生长为直径从 10 微米到小于 800 纳米的单晶冰微纤维 (IMF) 的冰具有高弹性。在低温下，可以将 IMF 可逆弯曲到 10.9% 的最大应变，这接近理论弹性极限。

研究人员还在急剧弯曲的 IMF 的压缩侧观察到压力引起的冰从 Ih 到 II 的相变。高光学质量允许在 IMF 中实现低损耗光波导和回音壁模式共振。这些柔性冰纤维的发现为在微米和纳米尺度上探索冰物理和冰相关技术提供了机会。

04Pressure-driven fusion of amorphous particles into integrated monoliths

压力驱动的无定形粒子融合成整体

浙江大学唐睿康及刘昭明共同通讯在Science 在线发表

生物有机体可以利用无定形前体，通过完全的粒子融合，产生具有连续结构的无机骨架。合成整料要困难得多，因为烧结技术会破坏连续性并限制机械强度。

该研究通过在调节结构结合水和外部压力的同时融合颗粒来制造无定形碳酸钙的无机整料。由于其结构连续性，他们的整体是透明的，机械强度接近单晶方解石。无定形体中的动态水通道由含水量和施加的压力协同控制，并促进粒子融合的质量传输。

05Electric field control of superconductivity at the LaAlO3/KTaO3(111) interface

LaAlO 3 /KTaO 3 (111)界面超导性的电场控制

浙江大学谢燕武，中国科学院物理研究所孙继荣及周毅共同通讯（共同第一作者为浙江大学陈峥、刘源和北京航空航天大学张慧）

LaAlO 3和KTaO 3 (111)之间的氧化物界面可以具有超导状态。该研究表明，通过在 KTaO 3两端施加栅极电压 ( V G ) ，界面可以从超导状态连续调整到绝缘状态，产生圆顶形T c - V G依赖性，其中T c是转变温度。电门控对载流子密度的影响很小，但对迁移率的影响很大。

该研究根据接口中载体空间分布的变化来解释迁移率的调整，从而解释有效的无序性。随着温度降低，超导和绝缘两面的电阻均在最低温度下饱和，这表明出现了与失效的超导体和/或易碎的绝缘体有关的量子金属态。这一发现为人们探索低温量子现象呈现了一个崭新的视野，也为超导器件的研发提供了新的思路。

06Isolated boron in zeolite for oxidative dehydrogenation of propane

用于丙烷氧化脱氢的沸石中分离的硼

浙江大学肖丰收、孟祥举、王亮及中国科学院精密测量科学与技术创新研究院郑安民共同通讯

丙烷氧化脱氢（ODHP）是页岩气生产丙烯的关键技术，但传统的金属氧化物催化剂容易过度氧化形成无价值的CO x。最近发现硼基催化剂对该反应具有选择性，B-O-B 低聚物通常被认为是活性中心。该研究表明，沸石骨架中没有这种低聚物的孤立硼对 ODHP 表现出高活性和选择性，由于 B-O-SiO x键，这也阻碍了硼在潮湿环境中浸出的完全水解，从而实现了优异的耐久性。长期试验。此外，该研究还展示了具有 –B[OH…O(H)–Si] 2的孤立硼 以硼硅酸盐沸石为活性中心的结构，可以激活氧和碳氢键以催化 ODHP。

07Reversible fusion and fission of graphene oxide–based fibers

氧化石墨烯基纤维的可逆融合和裂变

中国科学院上海药物所，北京大学，山东大学及浙江大学等多单位合作，徐华强，张岩及孙金鹏共同通讯

刺激响应融合和裂变在生物组织和人工分子组装中被广泛观察到。然而，在重复聚变和裂变过程中具有结构和属性持久性的系统的设计仍然具有挑战性。

该研究展示了释放氧化石墨烯 (GO) 纤维的可逆融合和裂变，其中许多宏观纤维可以融合成更粗的纤维，也可以在溶剂的刺激下分离成原始的单根纤维。由溶剂蒸发和渗透引起的 GO 纤维壳的动态几何变形是可逆聚变 - 裂变循环的关键。这一原则被扩展到在复杂的纤维组件和客体化合物的包含或排除之间实现灵活的转换。

08In situ manipulation of the active Au-TiO2 interface with atomic precision during CO oxidation

糖皮质激素结合粘附受体 GPR97-G o复合物的结构

浙江大学，中国科学院上海应用物理研究所，丹麦技术大学等多单位合作

金属催化剂和载体之间的界面在多相催化中起着关键作用。外延界面通常被认为是刚性的，在催化反应过程中以原子精度调整其内在微观结构具有挑战性。

该研究首次在原子尺度下一氧化碳催化氧化过程中观察到催化剂界面活性位点的可逆变化，并据此实现了界面活性位点的原子级别原位调控。这项成果对今后设计更好的环境催化剂、高效稳定地处理污染气体具有重要意义。

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