环球科学：人造太阳“中国环流三号”再次刷新磁约束聚...

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　　· 能源 ·

　　人造太阳“中国环流三号”再次刷新磁约束聚变装置运行纪录

　　新一代人造太阳“中国环流三号”。图片来源：中核集团

　　据中核集团消息，8月25日下午，新一代人造太阳“中国环流三号”取得重大科研进展，首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新我国磁约束聚变装置运行纪录，突破了等离子体大电流高约束模式运行控制、高功率加热系统注入耦合、先进偏滤器位形控制等关键技术难题，是我国核聚变能开发进程中的重要里程碑，标志着我国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。

　　为实现聚变能源，需要提升等离子体综合参数至聚变点火条件。磁约束核聚变中的高约束模式（H模）是一种典型的先进运行模式，被选为正在建造的国际热核聚变试验堆（ITER）的标准运行模式，能够有效提升等离子体整体约束性能，提升未来聚变堆的经济性，相较于普通的运行模式，其等离子体综合参数可提升数倍。在实现百万安培等离子体电流高约束模式运行的基础上，新一代人造太阳“中国环流三号”团队，将进一步发展高功率加热和电流驱动、等离子体先进运行控制等核心技术，实现堆芯级等离子体运行，研究前沿聚变物理，为我国开展聚变燃烧实验、自主建造聚变堆奠定坚实基础。（中核集团）

　　· 生物化学 ·

　　能在两种结构间切换的人工设计蛋白

　　许多天然蛋白质都能在多种构象间切换，从而改变自身活性或与不同配体结合。然而，科学家利用计算机设计时，常常倾向于设计具有单个稳定构象的蛋白质，设计两种不同稳定构象的蛋白质一直颇具挑战性。近日，一项发表于《科学》（Science）杂志的研究中，美国华盛顿大学的研究团队设计了一种能在两种结构间切换的“铰链”蛋白，未结合和结合配体时处于不同状态。

　　研究人员推测，类似铰链的蛋白结构，即具有两个能相对运动的刚性结构域，能同时满足构象变化、无需肽链大范围展开、不暴露大量疏水残基和能将构象变化与输入输出信号相耦合的要求。因此，他们利用设计的螺旋重复蛋白（DHRs）和基于DHR的连接蛋白，结合Rosetta二态设计和proteinMPNN（一种基于深度学习的蛋白质设计方法），设计出了这种能与配体肽段高亲和力结合且能在构象间切换的“铰链”蛋白。这种设计方法能用于响应各种输入输出信号的蛋白质，为设计生物传感器和检测器提供了新手段。

　　· 健康 ·

　　怀孕期间食用乳化剂或会影响后代脑部发育

　　乳化剂是超加工食品中的一种常见原料，具有多种作用，例如改善口感、保湿等。先前有研究表明乳化剂与更高的肠道炎症、肥胖风险等有关。但尚不清楚母亲摄入乳化剂对后代的影响。最近，一项由西班牙巴塞罗那大学的科学家进行的小鼠研究表明，怀孕或哺乳期间食用乳化剂会对后代的健康产生影响。该项成果于8月24日发表在PLOS Biology上。

　　研究人员在雌性小鼠从怀孕前到哺乳期的时间内，给它们提供了同时含有2种乳化剂的水（含有1%的羧甲基纤维素和1%的聚山梨醇酯）。这些乳化剂的浓度达到了在人类食品允许的上限值（根据联合国粮食及农业组织和世界卫生组织制定的标准）。对照组小鼠则是饮用不含乳化剂的水。研究发现，雌性小鼠食用乳化剂会导致它们的后代更容易出现一些轻微的健康问题，包括轻微的代谢、认知和精神上的障碍，并在雄性后代中最为明显。基因表达检测结果等表明，雌性小鼠食用乳化剂会导致其后代下丘脑（大脑的一个部分，负责调节新陈代谢）的神经回路发育出现紊乱。基于此发现，研究人员呼吁母亲们提高对超加工食品的潜在风险的认知。后续，他们将通过更多实验来证明乳化剂对孕妇和哺乳期妇女的影响。（Public Library of Science）

　　· 物理学 ·

　　用高次谐波光谱测量电荷迁移速度

　　用高次谐波光谱捕捉线性碳链分子中的电荷迁移过程（艺术渲染图）。图片来源：何立新和兰鹏飞

　　在光化学领域，追踪电荷迁移（CM）的速度是研究光与分子相互作用的关键。但受制于对测量的精度要求（埃级的超精细空间分辨率和阿秒级的超快时间分辨率），科学家很难精确测量分子中的电荷迁移速度。不过，近日一项发表在《先进光子学》（Advanced Photonics）上的研究提出了解决方法。

　　研究人员提出了一种结合高次谐波光谱（HHS）和机器学习的方法，成功测量了丁二炔中电子沿碳链迁移的速度。他们先电离分子，产生一个空穴波包，再探测并记录其在激光场中演化后与电子波包结合时产生的光谱。结合机器学习算法，他们重建了丁二炔中的电荷迁移，分辨率可达50阿秒。据此，研究人员就能计算电荷迁移的速度（埃/飞秒），并分析出电荷迁移与分子排列角度和激光偏振的关系。这项研究首次通过实验方法使电荷迁移可视化，并测量了电荷迁移速度，使我们能更好地理解其中的电子动力学过程。（华中科技大学、 Kansas State University、University of Connecticut）

　　· 医学 ·

　　基因方法能恢复杜氏肌营养不良症患者相关蛋白功能

　　杜氏肌营养不良症（DMD）是一种由肌营养不良蛋白基因突变引起的肌肉退行性疾病。近日，一项发表于《干细胞报告》（Stem Cell Reports）杂志的研究中，研究人员利用一种双重CRISPR RNA方法恢复了DMD患者的诱导多能干细胞衍生的肌营养不良蛋白的功能。

　　由于影响肌营养不良蛋白基因的突变模式存在显著差异，删除一小部分片段只适用于有限的DMD患者。而多外显子跳变（MES）则广泛适用于多种DMD突变模式，但很少有技术能诱导大面积的基因片段删除，以覆盖分布在几百个碱基上的目标外显子。

　　使用单个CRISPR RNA难以删除超过100个碱基，因此，这项新研究中的研究人员在目标基因组区域内使用了使用CRISPR-Cas3和一对CRISPR RNA。这种方法在各种DMD突变模式的肌营养不良蛋白45至55号外显子区域诱导了多达340个千碱基的缺失，使细胞跳过有缺陷或不一致的遗传密码部分，产生删短但仍具有功能的肌营养不良蛋白。不过，该研究也具有一定局限性。首先，删除模式存在变异，其精确起点和终点无法完全控制。当需要大量且精确的删除时，这可能是一个缺点。其次，该研究没有证明肌营养不良蛋白功能的恢复情况。第三，仍需开发其他方法来提高Cas3系统的整体基因组编辑效率。

　　撰文：马一瑗、时小舟、黄雨佳、不周、clefable