学术背景 在材料科学和化学领域，理解材料在原子层面的性质至关重要。然而，传统的原子间势能计算方法（如密度泛函理论，DFT）虽然精度高，但计算成本极高，难以应用于大规模系统。近年来，机器学习（ML）势能在原子模拟中的应用取得了显著进展，特别是基于高斯过程（Gaussian Process, GP）的ML势能，因其在主动学习、不确定性预测和低数据需求方面的优势而备受关注。然而，基于核函数的模型在处理大规模数据集时面临严重的扩展性问题，尤其是当数据集规模超过10^4时，计算复杂度急剧增加，难以实现真正的通用性。 为了应对这一挑战，Soohaeng Yoo Willow、Seungwon Kim等作者提出了一种新的稀疏贝叶斯委员会机器（Robust Bayesian Committee Machin...

在药物化学领域，分子结构的多样化是发现新药的关键步骤。然而，现有的催化方法在处理复杂的药物分子时往往面临挑战，因为这些分子通常比简单的底物更具复杂性。特别是，碳-杂原子（C–X）键的形成是药物分子后期功能化的重要手段，但传统的催化方法在反应范围和底物适用性上存在局限。因此，开发一种通用的、能够广泛适用于复杂药物分子的C–X键形成策略具有重要意义。 近年来，镍催化反应因其成本低廉和独特的氧化还原活性而受到关注。与钯相比，镍能够通过单电子氧化还原事件生成高价镍中间体（如Ni(III)），从而实现C–X键的形成。然而，现有的镍催化反应通常局限于活化的芳基或杂芳基卤化物，且亲核试剂的种类有限。为了解决这些问题，本研究提出了一种基于镍介导的氧化加成复合物的新策略，通过简单的空气氧化条件实现广泛的C–X...

学术背景 氢解反应（hydrogenolysis）是一种通过分子氢的加入来断裂化学键的基础化学反应，广泛应用于生物质、石油等原料的升级转化为高价值化学品和燃料。此外，氢解反应在制药和精细化工行业中也是合成复杂分子结构的关键工具。然而，传统的氢解反应通常依赖于高温高压条件下的多相催化，其选择性有限。近年来，均相催化作为一种有潜力的替代方法，在较温和的条件下提供了更高的选择性。尽管如此，针对碳-卤键（C-X键）的均相氢解反应，尤其是氚代（tritiation）和氘代（deuteration）反应，仍然是一个未解决的挑战。氚代反应在药物研发中尤为重要，因为它可以提供关于药物及其代谢物药代动力学的关键信息。然而，现有的氚代方法主要局限于芳香族系统或与杂原子相邻的位置，而对于更为丰富且易得的烷基氯化物...

从Cryptosporangium属放线菌中发现的新型苯环聚酮类化合物和修饰的二酮哌嗪 学术背景 微生物天然产物在药物开发中具有重要价值，尤其是放线菌（Actinomycetes）为多种治疗性化合物提供了丰富的来源，如氨基糖苷类、大环内酯类和四环素类抗生素。然而，近年来已知化合物的频繁重复分离成为天然产物药物发现的主要障碍。为了解决这一问题，研究人员尝试了多种新方法，如共培养、添加次级代谢信号分子或在培养过程中施加高温等。本文作者则选择关注较少研究的放线菌属，以期发现新的化合物骨架。 本文的研究对象是Cryptosporangium属放线菌，该属于1998年首次被描述，目前已知有8个物种。尽管通过生物信息学分析发现该属物种中存在聚酮类和非核糖体肽的生物合成基因簇（BGC），但此前仅报道了两种...

2-磺酰乙酸合成酶在altemicidin生物合成中的结构与功能分析 学术背景 磺酰胺类抗生素，如altemicidin及其类似物，因其显著的抗肿瘤和抗菌活性而备受关注。这些化合物的结构中包含一个罕见的磺酰胺侧链，这一结构特征在药物设计和医学应用中具有重要意义。然而，磺酰胺侧链在altemicidin及其类似物中的结构-活性关系尚未完全阐明。为了进一步理解这一关键结构的功能及其生物合成机制，研究人员对altemicidin生物合成途径中的关键酶——2-磺酰乙酸合成酶（SbzJ）进行了深入研究。 SbzJ是一种醛脱氢酶，负责将2-磺酰乙酸醛转化为2-磺酰乙酸，这是生成磺酰胺侧链的关键步骤。尽管SbzJ的功能已被初步确认，但其底物特异性和磺酰胺基团识别的结构基础仍不清楚。因此，本研究旨在通过生化...

新型香豆素衍生物对肺部感染的治疗研究综述 背景 随着抗生素耐药性的不断增加，尤其是Acinetobacter baumannii (鲍曼不动杆菌) 对抗生素的耐药性问题，全世界的科研人员开始寻找新的抗菌药物。这种革兰氏阴性菌具备高度的生存能力和抗药能力，成为全球医院内感染的重要病原体。由于缺乏有效的疫苗和药物，开发新的低毒、高效的抗菌药物成为解决这一问题的迫切需求。香豆素基异环（Coumarin-based heterocycles）因其独特的生物活性，尤其是在抗菌领域的研究备受关注。 论文来源 这篇研究论文由来自中国不同研究机构的多位学者撰写，包括：西安大学化工学院、第四军医大学、成都西南战区总医院和淄博职业病防治医院等。论文发表于《Journal of Neuroimmune Pharm...

本研究发表在 Nature Biotechnology 杂志，doi为10.1038/s41587-024-02267-3。本文的通讯作者是来自华东理工大学的陈海宏、王耀宏等，发表日期为2024年4月26日。文章研究了通过代谢工程和生物催化进行高产叶绿素的生产。 研究背景 叶绿素及其衍生物在医学、食品、能源和材料领域具有广泛应用，但高效生产这些化合物面临巨大挑战。研究人员利用紫色非硫光合细菌 Rhodobacter sphaeroides 作为有效的细胞工厂，并通过酶催化结合代谢工程来生产叶绿素化合物。 研究过程 流程设计 研究流程包括基因编辑、发酵促进、代谢调节与酶催化等步骤。 基因编辑 研究团队通过基因组范围的CRISPRi筛选在 R. sphaeroides 中发现目标基因heMN，这...

超分子组装激活的单分子磷光共振能量转移用于近红外靶向细胞成像 在近几年，纯有机磷光共振能量转移（Phosphorescence Resonance Energy Transfer, pret）研究成为了一个热门课题。本文中，作者们通过客体分子烷基桥连的甲氧基四苯乙烯苯基吡啶衍生物（tpe-dpy），不同参数的葫芦脲（Cucurbit[n]uril, n = 7, 8），以及β-环糊精修饰的透明质酸（Hyaluronic Acid, hacd），构建了一个具有大斯托克斯位移（367nm）和近红外（NIR）发射的单分子pret系统。作者们通过这种系统成功应用于癌细胞的线粒体靶向成像。 研究背景 超分子组装因其在分子识别、催化、荧光材料、医学和传感中的重要应用而长期备受关注。特别是基于大环化合物的...