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质谱技术在固-液界面电化学中间产物探测中的研究进展

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质谱学报 2024年第1期45卷 14-30,I0001页

作者：张艺腾张雪萌闵乾昊南京大学化学化工学院生命分析化学国家重点实验室江苏南京210023

电化学反应过程中,固-液界面瞬态中间体的快速捕获与实时监测对研究电化学反应机理具有重要意义。质谱具有灵敏度高、特异性强等优点,能够提供待测物的组成与结构信息,已逐渐成为电化学反应中间体检测的有力工具。本文综述了基于电喷雾... 详细信息

电化学反应过程中,固-液界面瞬态中间体的快速捕获与实时监测对研究电化学反应机理具有重要意义。质谱具有灵敏度高、特异性强等优点,能够提供待测物的组成与结构信息,已逐渐成为电化学反应中间体检测的有力工具。本文综述了基于电喷雾质谱、原位电离质谱以及飞行时间二次质谱的电化学质谱(EC-MS)联用技术在电化学反应瞬态中间体检测方面的研究进展,系统地总结了EC-MS在有机电合成、电催化、锂离子电池、电致化学发光以及生物分子电化学反应过程分析等领域的应用情况,并对质谱技术在电化学反应中间体检测方面面临的挑战和发展趋势进行展望。

关键词：电化学反应中间体电化学质谱(EC-MS) 原位分析反应监测机理研究

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免疫“分子机器”的金属干预

中国科学：化学 2024年第5期54卷 762-776页

作者：于文昊徐新喻刘柳宜杨影范换换李劼郭子建南京大学化学化工学院配位化学国家重点实验室南京210023 南京大学化学和生物医药创新研究院南京210023

免疫“分子机器”的识别与调控是免疫系统有序工作的关键.金属元素作为机体必需的营养物质,具有独特的化学性质,可以通过不同机制广泛地影响和干预免疫“分子机器”.本文站在细胞内、外不同的免疫“分子机器”的角度,总结了金属对免疫... 详细信息

免疫“分子机器”的识别与调控是免疫系统有序工作的关键.金属元素作为机体必需的营养物质,具有独特的化学性质,可以通过不同机制广泛地影响和干预免疫“分子机器”.本文站在细胞内、外不同的免疫“分子机器”的角度,总结了金属对免疫“分子机器”的直接干预和间接影响,阐释了不同免疫“分子机器”中金属元素的重要作用,提出了目前相关研究的不足及其历史成因.最后,本文通过分析金属干预的化学特性,提出要结合近年来新兴的研究手段从全局性、特异性和可变性等方面进行研究,为免疫“分子机器”的金属靶向干预提供了新的见解.

关键词：分子机器免疫受体金属干预金属免疫学肿瘤免疫自免疫疾病

单细胞测序揭示溃疡性结肠炎中干细胞的衰老状态

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中国药学杂志 2024年

作者：马屹诺陶飞飞周莉莎王美晶赵立鑫孙洋南京大学生命科学学院医药生物技术全国重点实验室

目的分析溃疡性结肠炎发生发展过程中细胞类型以及基因表达的动态变化。方法采用单细胞测序技术对溃疡性结肠炎模型鼠以及正常鼠的肠道组织进行生物信息学分析。经过质控，共有58714个细胞用于构建结肠炎数据集进行下游分析，再通过降... 详细信息

目的分析溃疡性结肠炎发生发展过程中细胞类型以及基因表达的动态变化。方法采用单细胞测序技术对溃疡性结肠炎模型鼠以及正常鼠的肠道组织进行生物信息学分析。经过质控，共有58714个细胞用于构建结肠炎数据集进行下游分析，再通过降维聚类、GO分析和Monocle拟时间分析等技术手段着重分析了结肠炎发生发展过程中的上皮区室变化。结果在结肠炎样本中细胞亚群与细胞亚群间的互作关系相比于正常样本发生了明显变化。分析结果发现大多数上皮细胞亚型在结肠炎阶段遭到破坏而数量减少。对维持干细胞功能十分重要的Wnt通路出现了抑制。Ppia（CyclophilinA）-Bsg（Basigin）配-受体对在炎症样本中的表达降低。结论炎症状态下基质细胞分泌的Ppia耗竭导致干细胞衰老，最终扰乱上皮细胞稳态而加重结肠炎。

关键词：单细胞测序溃疡性结肠炎肠道上皮细胞干细胞

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计算生物学在药学研究中的应用

药学学报 2024年

作者：汤佳宁孙洋南京大学生命科学学院医药生物技术全国重点实验室

计算生物学 (computational biology) 属于生物学的一个分支，是指开发和应用数据分析及理论的方法、数学建模和计算机仿真技术等，用于生物学、行为学和社会群体系统的研究的一门学科。近年来，计算生物学越来越受到重视，这主要... 详细信息

计算生物学 (computational biology) 属于生物学的一个分支，是指开发和应用数据分析及理论的方法、数学建模和计算机仿真技术等，用于生物学、行为学和社会群体系统的研究的一门学科。近年来，计算生物学越来越受到重视，这主要是因为高通量技术大大提高了数据的生成能力。海量计算数据的生成带动了设备计算能力的不断增长，数据的复杂性和异质性也需要更加系统的分析方法，它们共同推动着计算生物学的发展。随着大数据时代的发展，生物学研究和实验的数据呈指数型增长，单一的观察和实验已经无法支撑高复杂性的数据，计算生物学成为药物研究的一个重要且有力的工具。目前，计算生物学已经应用于肽合成与小分子设计、虚拟筛选、蛋白质结构与蛋白质相互作用预测、数据库构建、生物活性物质预测和药物释放监测等多个领域，从而为药物靶点预测、药物设计、药物筛选及药物的临床应用等多个药物研究的过程提供帮助。计算生物学如今已成为相较于传统药物研究工具更加省时省力的“臂膀”，同时药物研发的需求也不断推动着计算生物学的发展。二者相辅相成，共同发展，计算生物学已成为药物研究不可分割的一部分。

关键词：计算生物学药学药物靶点预测药物筛选药物设计应用

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纳微尺度溶液体系的精确计算

中国科学：化学 2024年第1期54卷 93-111页

作者：霍军张一健张开宇刘沛洪本坤董昊黎书华南京大学匡亚明学院南京210023 南京大学化学化工学院介观化学教育部重点实验室南京大学理论与计算化学研究所南京210023 南京大学生命分析化学国家重点实验室南京大学化学和生物医药创新研究院南京大学脑科学研究院南京210023

在纳微尺度上,分子性质、传质过程、化学反应等均与在宏观尺度表现不同.因此,近年来在生命科学、材料科学等领域对于纳微尺度下的液滴和溶液体系的研究蓬勃发展.采用计算模拟手段对相关体系的准确表征有助于揭示其在微观层面的分子机制... 详细信息

在纳微尺度上,分子性质、传质过程、化学反应等均与在宏观尺度表现不同.因此,近年来在生命科学、材料科学等领域对于纳微尺度下的液滴和溶液体系的研究蓬勃发展.采用计算模拟手段对相关体系的准确表征有助于揭示其在微观层面的分子机制,并为解开生命的奥秘、促进新材料的研发提供新的见解.本综述回顾了使用模拟方法,包括分子力场、量子化学方法以及结合机器学习等,研究此类体系的最新进展,重点关注纳微尺度下气液界面(包括空气/水、空气/溶液,以及大气/水)的溶液体系.此外,我们还对适用于纳微尺度溶液化学的计算模拟手段未来的发展进行了展望.

关键词：纳微尺度气液界面液滴多尺度模拟量子化学机器学习

水环境中含硫有机微污染物：污染现状、去除技术及机理分析

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环境化学 2024年

作者：金丽丽孔博宁陆俊杰黄辉任洪强南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室

含硫有机微污染物在国内外自然水体中高频检出，其主要包含生产生活中广泛应用的含硫医药和农药，具有难降解性及生物毒性，已形成较高环境风险.本文系统总结了含硫有机微污染物的种类及典型污染物理化性质，全面综述了其在水环境中的... 详细信息

含硫有机微污染物在国内外自然水体中高频检出，其主要包含生产生活中广泛应用的含硫医药和农药，具有难降解性及生物毒性，已形成较高环境风险.本文系统总结了含硫有机微污染物的种类及典型污染物理化性质，全面综述了其在水环境中的来源、环境风险及污染现状，采用文献计量学方法重点分析了含硫有机微污染物的去除技术及机理，并从优化污染物高精确度检测手段、完善复合污染物风险评估方法、开发高选择性的污染控制技术、建立效价官能团-环境效应数据库、加强区域水循环体系协同治理5个方面展望了未来研究的热点趋势，以期为水环境中含硫有机微污染物的有效削减及风险防控提供参考.

关键词：含硫有机微污染物环境风险污染现状去除技术去除机理

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地球宜居性的深部驱动机制

科学通报 2024年第2期69卷 169-183页

作者：徐义刚黄小龙王强王煜李高军刘耘毛河光倪怀玮朱茂炎中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640 南京大学地球科学与工程学院南京210023 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵阳550081 北京高压科学研究中心北京100094 中国科学技术大学中国科学院壳幔物质与环境重点实验室合肥230026 中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物和地层学国家重点实验室南京210080

除与太阳之间的距离和行星的大小有关外,地球之所以宜居的一个重要因素是其拥有动力十足的地球内部.与地球宜居性是地球表生作用结果的传统认识不同,本文认为地球深部驱动着对宜居环境至关重要的外部层圈,并提出地球内外层圈间的联动机... 详细信息

除与太阳之间的距离和行星的大小有关外,地球之所以宜居的一个重要因素是其拥有动力十足的地球内部.与地球宜居性是地球表生作用结果的传统认识不同,本文认为地球深部驱动着对宜居环境至关重要的外部层圈,并提出地球内外层圈间的联动机制是地球系统科学研究的突破口.在调研和评述的基础上,本文建议未来研究需要关注早期地球、地磁场、深地挥发分循环、超级火山、深地新化学反应和地质空调器等方向,围绕地球宜居性的深部驱动机制这一主题,开展地球固体层圈与流体层圈的整合研究,助力我国地球科学研究从单一学科研究向多学科交叉融合研究的转变,推动我国固体地球科学从跟踪前沿向开拓前沿的跨越式发展.

关键词：地球宜居性深部引擎深地过程层圈相互作用地球系统科学

非洲爪蟾卵母细胞表达系统中N-型电压门控钙离子通道新药筛选模型的建立与优化

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药学学报 2024年第7期 2002-2011页

作者：秦源崔城朱晓鹏长孙东亭于津鹏罗素兰广西大学医学院广西特色生物医药重点实验室

N-型电压门控钙离子(Ca2+)通道（N-type voltage-gated calcium channel, N-type VGCC, CaV2.2）在突触前末端响应动作电位介导Ca2+内流,并在突触发生、神经递质释放和伤害性信号传递中发挥重要作用,是神经痛（慢性痛）等重大疾病治疗... 详细信息

N-型电压门控钙离子(Ca2+)通道（N-type voltage-gated calcium channel, N-type VGCC, CaV2.2）在突触前末端响应动作电位介导Ca2+内流,并在突触发生、神经递质释放和伤害性信号传递中发挥重要作用,是神经痛（慢性痛）等重大疾病治疗药物研发的关键靶点。由于钙离子通道体外表达困难,通道电流检测技术复杂,其新药筛选模型极其缺乏。因此,本研究利用非洲爪蟾卵母细胞表达系统,进行CaV2.2体外重组表达,建立电生理学技术药物筛选模型,并对该表达技术体系进行了优化（本研究获得广西大学伦理委员会审查批准,批准号:GXU-2023-0249）。首先,以大鼠CaV2.2的主亚基α1B及其辅助亚基α2δ1和β3的cDNA基因为模板,分别在体外进行转录,人工合成了CaV2.2 3个亚基的mRNA （cRNA）,按照2∶1∶1的质量比混合,将3种cRNA注射到非洲爪蟾卵母细胞中进行表达。随后使用双电极电压钳技术检测CaV2.2离子通道是否产生细胞膜内向电流,同时对各个表达条件进行了优化,从通道的激活、失活等方面表征了其门控功能。结果显示,在cRNA显微注射后的第3～5天,使用四乙基氢氧化铵（TEAOH）和1,2-双（2-氨基苯氧基）乙烷-N,N,N',N'-四乙酸四酯（BAPTA-AM）处理,可分别消除内源性钾离子通道和Ca2+激活的氯离子通道干扰,成功检测到稳定的CaV2.2介导的钡离子电流。CaV2.2的最大激活膜电位为0 mV,当膜电位大于+50 mV时会出现电流方向反转。通过拟合稳态激活和失活曲线获知CaV2.2的半激活电位和半失活电位分别为-15.9和-60.2 mV。本研究基于非洲爪蟾卵母细胞,通过条件优化,建立了稳定的CaV2.2表达系统。该体外表达系统可以为靶向CaV2.2活性化合物或先导药物的筛选提供新的途径。

关键词：电压门控钙离子通道双电极电压钳非洲爪蟾卵母细胞电生理门控特性

三带双锯鱼（Amphiprion ocellaris）乙酰胆碱受体基因克隆及生物信息学分析

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基因组学与应用生物学 2024年

作者：张文哲范瑜轩吴勇罗素兰广西特色生物医药重点实验室广西大学医学院

鱼类的许多生理过程都受到烟碱型乙酰胆碱受体（nicotinic acetylcholine receptors）调节，如神经肌肉信号和副交感神经传递。在海洋环境中，三带双锯鱼（Amphiprion ocellaris）被芋螺（Conus）捕食与烟碱型乙酰胆碱受体密切相关。本... 详细信息

鱼类的许多生理过程都受到烟碱型乙酰胆碱受体（nicotinic acetylcholine receptors）调节，如神经肌肉信号和副交感神经传递。在海洋环境中，三带双锯鱼（Amphiprion ocellaris）被芋螺（Conus）捕食与烟碱型乙酰胆碱受体密切相关。本研究以三带双锯鱼各组织的cDNA作为模板，克隆三带双锯鱼烟碱型乙酰胆碱受体不同亚基的基因，在此基础上进行生物信息学分析，同时构建系统进化树。研究结果表明，从三带双锯鱼肌肉组织中克隆得到了肌肉型烟碱乙酰胆碱受体α1（cholinergic receptor nicotinic alpha1 subunit， chrnα1）和乙酰胆碱受体ε （cholinergic receptor nicotinic epsilon subunit， chrne）基因序列；从脑组织中克隆获得神经性烟碱乙酰胆碱受体α10（cholinergic receptor nicotinic alpha10 subunit， chrnα10）基因序列。将得到的基因序列利用Colabfold软件对其编码蛋白的3D结构进行预测，结果与已经解析的烟碱型乙酰胆碱受体的结构高度相似。采用荧光定量PCR技术对chrna、chrne、chrna10基因在三带双锯鱼肌肉、脑、肠组织中的表达水平进行检测，结果显示，肌肉组织中chrna、chrne基因表达量非常高，而chrna10基因在脑组织中的表达量较低，在肌肉、肠道中均没有表达。进化树结果表明不同物种间乙酰胆碱受体序列高度保守，与模式生物斑马鱼（Danio rerio）几乎同源。

关键词：三带双锯鱼基因克隆烟碱型乙酰胆碱受体