【科创热榜前沿科技周报】-15期转贴

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前沿科技盘点〔15〕｜苦味受体“神秘面纱”首次揭示、高维单向量子导引研究获进展 原文链接：https://www.ncsti.gov.cn/kjdt/zt ... 0230627_125815.html

编者按：

汇聚中科院、工程院、医科院、农科院、985高校及新型研发机构等近200家科研院所、单位发布的研究成果，通过多源动态提取信息因子，按领域维度、期刊级别、创新载体、学者信息、时间梯度等多维度权重，经人工智能计算分析，国际科技创新中心网络服务平台开发了“科创热榜”的推荐榜单。

基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第十五期。

俗语说“吃得苦中苦，方为人上人”，然而，人们并不清楚，“苦”的个中滋味背后，存在怎样的一套人体感知机制；对历史上极端气候形成诱因的研究，有助于当今人类更好地与地球和谐共处，最近，科学家首次提出了湖北-陕西岩浆岩省概念，它是否参与了7.2亿年前雪球地球的启动？在本期的前沿科技盘点中，科学家们认真地探索了这些问题，并在更多领域取得了开拓性进展……

1.《Nature》｜科学家一锅法制备出高导电n型聚合物

论文截图

华南理工大学黄飞教授团队与南方科技大学和北京大学的团队合作，提出了一种将氧化聚合和还原掺杂相结合的方法，通过一锅法简易制备出高导电n型聚合物——聚苯并二呋喃二酮。该聚合物具有创纪录的电导率，并且具有优异的空气稳定性，在无须额外的侧链或表面活性剂的情况下可以通过与溶剂的强相互作用实现良好的溶解性和溶液加工性。

此外，黄飞团队证明了在该聚合物中存在相干电荷输运以及类似金属的泡利磁矩和电磁屏蔽等特性。该材料在n型有机电化学晶体管和热电发电机器件中展现出优异的性能，从而为这种n型导电高分子在有机电子学中的应用铺平了道路。

2.《SCIENCE》｜苦味受体“神秘面纱”首次揭示

不同苦味分子激活表达在味蕾上的苦味受体TAS2R46的艺术展示图（Julie Liu设计绘）

“五味”中的“苦味”，大概是人们最不想体验的味道。事实上，大多数有毒物质具有苦味，苦味可以帮助人们规避有害食物，防止中毒。由于缺乏结构信息，广谱类苦味感知受体TAS2R46的配体识别模式、受体激活及信号转导机制等仍然未知，极大限制了人们对苦味受体的功能研究以及相关的药物研发。

上海科技大学刘志杰和华甜联合研究团队独辟蹊径地设计了几种非常规方法，克服了TAS2R46受体在昆虫细胞里表达量低及复合物组装困难等一系列难题，使用单颗粒冷冻电镜技术成功解析了马钱子碱激活及无配体两种状态下TAS2R46受体与下游信号蛋白复合物的结构，首次揭示了苦味受体独特的三维结构及调控机制：马钱子碱分子结合在TAS2R46的正构口袋中，有意思的是，该口袋呈漏斗状，保守氨基酸W88充当底座并与TAS2R46中马钱子碱的苯环形成π-π相互作用，以实现对多种苦味分子的快速识别。

3.《地球与行星科学通讯》｜湖北-陕西岩浆岩省或参与雪球地球的启动

Sturtian冰期沉积、720 Ma岩浆岩省的古地理分布和年代学总结、Franklin大火成岩省地球化学空间分带

司图特冰期发生了雪球地球事件，这种极端气候的诱因及其影响是学界持续关注的前沿热点领域之一。研究人员尚不清楚，约7.2亿年前的富兰克林大火成岩省喷发，其单独作用是否足以启动司图特冰期？

中科院杨传副研究员与李献华院士团队合作，通过高精度地质年代学和全岩地球化学的综合研究，在华南的南秦岭地区识别出一个与富兰克林大火成岩省时代相近的岩浆岩省，称为湖北-陕西岩浆岩省，其主喷发期时间为7.2亿年前，早于司图特冰期启动约三百万年；分布面积至少有10万平方公里；岩石组合主要包括双峰式的喷出岩和侵入岩。

研究揭示，湖北-陕西岩浆岩省与劳伦-西伯利亚大火成岩省的基性岩具有可对比的地球化学组成特征。这些7.2-7.17亿年前的岩浆岩省可以用罗迪尼亚超大陆下伏的超级地幔柱来解释。

研究还发现，司图特冰期之前几百万年的低-中纬度的火山可能增强了全球风化，创造了冷的背景气候，降低了赤道附近对流层顶的高度，促使富兰克林大火成岩省喷发的SO2顺利进入平流层，这一链式反应最终可能引发了司图特雪球地球的启动。

4.《Physical Review A》｜高维单向量子导引研究获进展

左图：无偏基测量结果；右图：广义测量结果

量子导引作为一类纠缠结构，在单边设备独立密钥分发、随机数验证、亚信道识别和秘密分享等方面具有广泛的应用，特别是在提高量子信道的噪声容忍度方面。最近的研究结果表明相较于传统的E91双边设备独立的方案，单边设备独立方案能够从根本上解决探测漏洞的问题。

北京量子研究院助理研究员曾强，首先提出了一类具有单向量子导引性质的高维纠缠态。然后通过数值方法定量地给出了无偏基测量和广义测量下维数为3时，单向导引效应的参数范围。

最后，利用该噪声模型，研究人员定量给出了3维单向量子导引态信道噪声与测量基矢数目的制衡关系。同时，该噪声模型在算力允许范围内，也可用于有限维度，有限测量基矢数目的情形。

5.《Nature Communications》｜生物分子团簇结构及超快电离机制研究取得进展

（a）电子束诱导苯三聚体次序电离诱导分子间库仑衰变（dSI+ICD）过程

（b）苯三聚体分子间双重库仑衰变（dICD）过程

西安交大雪光教授团队与合作者建立了电子碰撞和强场飞秒激光电离相结合的实验方案，发展生物分子团簇束源技术、多粒子符合动量成像方法，以苯三聚体为模型体系，开展了团簇库仑爆炸实验研究及分子动力学模拟。

研究团队通过实验发现，分子的内价层电离能够在飞秒时间尺度内诱发团簇多电离及库仑爆炸反应，揭示了团簇体系中次序电离诱导分子间库仑衰变机制的重要性。通过多粒子符合动量成像方法及第一性原理计算，团队进一步实现了原子水平和飞秒时间尺度上的团簇结构及构象表征。

该研究证实了生物分子团簇中次序电离诱导分子间库仑衰变和分子间双重库仑衰变等超快电离解离过程研究是团簇结构表征的有力工具，在蛋白质成像方面具有潜在的应用价值，同时也为深入理解生物大分子电离辐射损伤机制提供了关键证据。

6.《Trends in Molecular Medicine》｜小干扰核酸药物研究取得进展

常用的siRNA化学修饰单体及其功能特点

小干扰RNA（siRNA）因其理论上能抑制任意基因的表达而成为基础研究与制药应用的热点。截止目前，全球已有5款siRNA药物获批上市，且制药技术已实现单次给药后药效持续一年、甚至一年以上，此为人类制药历史的革命性进步。

北理工黄渊余课题组聚焦小干扰核酸药物研究，以代表性的siRNA化学修饰方案为例，概述了常用的化学修饰单体，并对每种化学修饰方式的作用机制或功能特点进行了凝练总结。各种修饰单体的作用相辅相成，有效地增强了siRNA的稳定性、消除/降低了脱靶效应和免疫原性，显著提高了成药性，GalNAc-siRNA缀合则实现了高效的肝实质细胞靶向递送。

该研究工作进一步提供了其它几种代表性的siRNA修饰模式，给出了siRNA递送的代表性研究方向。研究揭示，目前已获批上市的5种siRNA药物是通过脂质纳米颗粒和GalNAc缀合实现肝靶向递送和疾病治疗；在后续的研究开发中，可通过其它递送方式将siRNA递送到中枢神经系统、眼睛、肺脏、肾脏等非肝组织，进而建立一系列的非肝靶点的药物开发平台。