最近十年的科研成果（科技前沿）
最近十年的科研成果（科技前沿）清华医学院合作揭示寨卡病毒人源单克隆抗体结构和中和作用机制寻找城乡供水方案钱鹤、吴华强团队在物理不可克隆函数芯片领域取得重要进展陈柱成、李雪明等合作在《自然》发文报道染色质重塑发生的机理陈超课题组在《化学研究报告》发文
张林琦、向烨两个课题组合作揭示寨卡病毒人源单克隆抗体结构和中和作用机制
李晓雁课题组合作在热解碳纳米点阵材料领域取得新进展
张强锋课题组与斯坦福大学合作揭示细胞内RNA结构动态变化和调控
施一公研究组发文报道酵母B*剪接体电镜结构
钱鹤、吴华强团队在物理不可克隆函数芯片领域取得重要进展
陈柱成、李雪明等合作在《自然》发文报道染色质重塑发生的机理
陈超课题组在《化学研究报告》发文
寻找城乡供水方案
清华医学院合作揭示寨卡病毒人源单克隆抗体结构和中和作用机制
清华大学医学院张林琦、向烨两个课题组与广州市第八人民医院张复春科研团队合作，于3月19日在美国《细胞快报》（Cell Reports）期刊在线发表题为“寨卡病毒人源单克隆抗体中和与保护的结构基础”（Structural basis for neutralization and protection by a Zika virus specific human antibody）的研究论文。该研究综合运用X-射线晶体学与冷冻电镜三维重构技术，解析了高效和保护性抗体ZK2B10与寨卡病毒E蛋白复合物的晶体结构和与成熟寨卡病毒颗粒复合物的电镜结构，为深入探索ZK2B10的中和和保护机制提供了关键的结构基础。
人源单克隆中和抗体ZK2B10的结构和中和机制
寨卡病毒是以埃及伊蚊等为媒介传播的黄热病毒，也可通过血液、母婴和性接触传播。从2013年起，寨卡病毒疫情以加勒比海地区和美洲大陆为中心，不断蔓延，至今已波及全球70多个国家和地区，预计每年感染人数超过200万。鉴于寨卡病毒与新生儿小头畸形症、格林-巴利综合症等严重神经系统疾病密切关联，此次寨卡疫情被世界卫生组织宣布为“国际关注的突发公共卫生事件”。截至目前，临床上仍没有针对寨卡病毒的特异性治疗药物和预防性疫苗正式上市。
2016年初，正值寨卡病毒在美洲及加勒比海地区爆发时期，清华大学医学院张林琦教授带领的科研团队就在国内率先开展了针对寨卡病毒的抗体研究工作。通过与广州市第八人民医院张复春科研团队通力合作，从寨卡病毒自然感染者体内成功分离出以ZK2B10为代表的一系列具高中和能力的抗寨卡病毒人源单克隆抗体。随后，该团队通过与中国科学院遗传与发育生物学研究所许执恒教授合作，利用感染寨卡活病毒的胎鼠小头症动物模型及免疫缺陷成年鼠模型，首次阐述抗寨卡病毒单克隆抗体的体内保护作用与体外中和活性的正相关性，其中最为高效的人源单克隆抗体ZK2B10可有效保护胎鼠免于寨卡病毒感染及小头症的相关症状。
此次，张林琦教授、向烨教授两个课题组与广州市第八人民医院张复春团队继续合作，解析了ZK2B10与寨卡病毒E蛋白复合物的晶体结构和与成熟寨卡病毒颗粒复合物的电镜结构，探索了中和和保护机制。研究发现，ZK2B10识别的表位位于E蛋白第三结构域的侧脊（the lateral ridge of DIII）；相较已知的黄病毒同类中和抗体，ZK2B10结合抗原的角度独特，作用面积精小，不仅能够结合三次轴和二次轴附近而且能够结合五次轴顶点处的第三结构域，展示其结合乃至中和寨卡病毒的独到特点。此外，通过结构和功能的综合分析，初步阐明了ZK2B10的高效中和机制。清华与广州八院研究团队正在全力推进单克隆抗体的生产和工艺开发，为研发高效抗寨卡病毒预防和治疗抗体药物，有效阻断寨卡病毒在我国和世界的传播作出积极努力。
此项工作由清华大学医学院张林琦、向烨与广州第八人民医院张复春的研究团队合作完成。清华大学医学院博士生汪林和王若珂为本文的并列第一作者，技术员王雷对冷冻电镜非对称重构提供了协助，清华大学医学院张林琦教授与向烨教授为共同通讯作者。
论文链接：
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(19)30241-4
清华航院李晓雁课题组合作在热解碳纳米点阵材料领域取得新进展
3月18日，清华大学航天航空学院李晓雁课题组与美国布朗大学、加州理工学院、浙江大学合作，在《美国科学院院报》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）上发表了题为《轻质、高强以及缺陷不敏感的热解碳纳米点阵》（Lightweight flaw-tolerant and ultrastrong nanoarchitected carbon）的研究论文。在论文中，研究者制备实现了同时具有超轻、高强度、大变形、缺陷不敏感的热解碳纳米点阵。
近二十年来，人们基于仿生设计制备了多种多样的具有优异力学性能的微纳米多孔材料。通常，人们将密度小于水密度（1 g/cm3）的材料定义为“超轻”材料。近些年，超轻材料已经成为了全世界材料科学和固体力学领域研究的热点。如何实现材料同时具有超轻、高强度、大变形、缺陷不敏感等优异性能是现代材料设计和制造的一个巨大挑战。
近年来，李晓雁研究组针对这一问题和挑战，采用新型微纳米制备技术制备了多种微纳米力学超材料，并利用原位电镜测试对其进行了力学表征。这些微纳米力学超材料展示出了优异的力学性能。近期，李晓雁课题组采用“双光子光刻—高温热解”两步法（图1A所示）制备获得了Octet型（图1B所示）和Iso型（图1C所示）两类热解碳纳米点阵，其中Octet型和Iso型单胞结构均是经过拓扑优化而获得的。这些新型热解碳纳米点阵的特征尺寸（即杆的直径）最小可以达到261 nm（图1D、E所示），超过了目前三维光刻技术可以实现的最小分辨率极限。这些热解碳纳米点阵的密度达到0.24-1.0 g/cm3，其强度介于0.05-1.90 GPa之间。特别引人关注的是，当点阵结构的密度约为1.0 g/cm3时，其强度高达1.9 GPa（图2A所示）。这一强度接近于热解碳材料固有的理论强度极限，从而导致该点阵的比强度（即强度与密度的比值）高达1.90 GPa g-1 cm3。这一比强度值比目前所有人工制备的微纳米点阵材料的比强度高1-3个量级。目前，在已经制备获得的所有超轻材料中，这些新型热解碳纳米点阵具有最高的强度和比强度，未来在微纳米结构器件中有着广泛的应用前景。
图1. 热解碳纳米点阵的两步法制备及其微结构
研究组采用原位电镜测试和有限元模拟进一步深入研究了热解碳纳米点阵的变形行为。研究结果表明：这些新型点阵的断裂应变高达14%，远超早先脆性材料的点阵结构（断裂应变仅有4%）；当点阵的密度大于0.4 g/cm3时，Octet型和Iso型热解碳纳米点阵展示出奇特的缺陷不敏感性，即制备过程中引入的多种缺陷（如直杆弯曲、错位等）并不会导致纳米点阵刚度和强度的降低（图2B所示）。这是因为，随着特征尺寸的下降，材料内部缺陷数量急剧减少，材料会表现出“越小越强”的奇特效应。特别是，当材料本身的特征尺寸达到纳米量级时，材料强度将会接近材料本身固有的理论强度极限。
这些新型热解碳纳米点阵展示了前所未有的力学性能：不仅具有超低的密度，而且具有超高的强度和比强度以及奇特的缺陷不敏感性。这些优异的力学性能主要归功于：（1）对于点阵几何结构的拓扑优化设计；（2）将结构中杆件的特征尺寸控制在了纳米量级；（3）采用高温热解方法获得了优质的热解碳材料。这一研究工作首次制备出了同时具有超轻、高强、大变形和缺陷不敏感的微纳米力学超材料，同时为设计和大规模制备具有优异力学性能的纳米构筑材料提供了一种切实可行的思路和方法。
图2. 热解碳纳米点阵的力学性能
清华大学李晓雁长聘副教授、布朗大学高华健教授和加州理工学院Julia R. Greer教授为论文的共同通讯作者，清华大学航院张璇博士为论文第一作者。
论文链接：
https://www.pnas.org/content/early/2019/03/12/1817309116
清华生命学院张强锋课题组与斯坦福大学合作揭示细胞内RNA结构动态变化和调控
3月18日，清华大学生命科学学院张强锋课题组和斯坦福大学Howard Chang实验室在《自然-结构和分子生物学》（Nature Structural & Molecular Biology）期刊上在线发表了题为《哺乳动物不同细胞组分RNA结构图谱》（RNA structure maps across mammalian cellular compartments）的研究论文。
RNA结构是转录后调控的基础，对于RNA的合成（即转录）、加工（包括剪切、修饰等）、转运、翻译和降解等过程都起着重要调控作用。2015年Howard Chang课题组在《自然》杂志发明的技术icSHAPE可以高通量地获取整个转录组的RNA结构。但是，之前的研究测得的是细胞内所有RNA的平均结构，不能区分不同空间分布的细胞组分间RNA结构的差异。
本研究通过整合亚细胞分离技术与高通量RNA探测技术icSHAPE，解析了来自于人类和老鼠的两个不同细胞系染色体上，细胞核内与细胞质内三个组分的RNA结构。研究比较了不同亚细胞定位的RNA结构，并建立了RNA结构动态变化的位点图谱。通过关联研究，系统性分析了不同类型RNA修饰对RNA结构的影响，以及RNA结构和不同RNA结合蛋白（RBP）结合之间的相互关系。进一步，基于RNA的结构变化，将RNA的N6-甲基腺苷修饰（即m6A）的阅读器蛋白（reader）分成直接和间接阅读器（即结构阅读器）蛋白，以及阅读器和拮抗阅读蛋白。论文最后对新发现的m6A拮抗阅读蛋白LIN28A进行了验证。
图1. 通过亚细胞分离获取不同细胞组分高精度的RNA结构组
这项研究突出了RNA结构的动态变化特性，及其在基因调控中的功能意义。并深入解析了RNA结构动态变化的分子机制，特别是其与RNA修饰、RBP结合之间的相互关系。
清华大学生命科学学院博士生孙磊，斯坦福大学皮肤病学系博士后Furqan Fazal，清华大学生命科学学院博士生李盼为本文共同第一作者。清华大学生命科学学院张强锋研究员和斯坦福大学Howard Chang教授为本文的共同通讯作者。其他作者包括清华大学生命科学学院唐磊，黄文泽，斯坦福大学James Broughton Byron Lee和Eric Kool。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41594-019-0200-7
清华生命学院施一公研究组发文报道酵母B*剪接体电镜结构
捕获最后一个剪接体基本状态
3月15日，清华大学生命学院施一公教授研究组就剪接体的机理与结构研究，于《细胞》（Cell）期刊发表题为《催化激活状态的酵母剪接体结构揭示RNA剪接分支反应的机理》（Structures of the Catalytically Activated Yeast Spliceosome Reveal the Mechanism of Branching）的科研论文，揭示了剪接体第一步剪接反应前的瞬变状态——催化激活剪接体（catalytically activated spliceosome，定义为“B*复合物”）4个不同构象的高分辨率三维结构，这是目前RNA剪接循环中最后一个未被解析的基本状态。至此，施一公研究组成为世界上首个、也是唯一一个成功捕获并解析了RNA剪接过程中所有完全组装剪接体高分辨率三维结构系列成果的团队。该文报道的这4个同一状态却不同构象的剪接体结构，整体分辨率为2.9埃-3.8埃，核心区域的分辨率高达2.7埃，是目前报道的最高分辨率剪接体结构，该结构首次揭示了第一步剪接反应发生过程中的动态变化，展现了剪接因子对于剪接反应发生的重要作用，第一次从结构信息中回答了剪接体对不同pre-mRNA底物识别的特异性等重要科学问题。
1977年，科学家们首次发现来自于腺病毒的mRNA与其对应的DNA转录模板并不能形成连续的杂交双链，而是在杂交双链的不同位置伸出了环状的DNA单链。这个重大发现表明，遗传信息从DNA传递到mRNA上并不只是通过转录，还需要pre-mRNA剪接来进一步完成“无效”遗传信息的去除与有效遗传信息的拼接。“无效”的遗传信息不具有翻译功能，被称为内含子，而可以被核糖体翻译的有效遗传信息叫做外显子，内含子被去除、外显子被连接这一过程即为RNA剪接。RNA剪接普遍存在于真核生物中，随着物种的进化，含有内含子的基因数量增加，发生RNA剪接的频率也相应增高，使得一个基因编码多个蛋白质成为可能，极大的丰富了蛋白质组的多样性，也是真核生物多样性的重要原因之一。
RNA剪接是真核生物基因表达调控的重要环节之一，其化学本质是两步转酯反应。这种看似简单的化学反应在细胞中难以自行发生，而负责执行这一化学反应的是细胞核内一个巨大且高度动态变化的分子机器——剪接体（spliceosome）。从1977年首次发现RNA剪接至本世纪初，科学家们通过免疫沉淀、基因敲除、交联质谱、建立体外剪接反应系统等研究手段，初步建立起剪接体的组装、激活与解聚的发生过程，以及蛋白与蛋白、蛋白与核酸之间的相互作用、相互调控等复杂的RNA剪接调控网络。在剪接反应过程中，多种蛋白-核酸复合物及剪接因子按照高度精确的顺序发生结合、重排和解聚，依次形成预组装复合物U4/U6.U5 Tri-snRNP（U4/U6.U5三小核核糖核蛋白复合物）以及至少8个状态的完全组装剪接体pre-B、B、Bact、B*、C、C*、P以及ILS复合物（图1）。
图1 RNA剪接示意图
（图片来源: Yan C. Wan R. & Shi Y. (2019).
Cold Spring Harbor perspectives in biology 11(1) a032409.）
由于剪接体高度的动态性和复杂性，获得不同状态的剪接体的高分辨率三维结构被公认为世界难题。在这种巨大的挑战下，施一公教授率领研究组迎难而上，经过7年的努力，终于在2015年首次报道了裂殖酵母剪接体3.6埃的高分辨率结构，首次展示了剪接体催化中心近原子分辨率的结构。这一重大研究成果对RNA剪接机理的研究产生革命性影响。自2015年第一个剪接体结构发表以后，施一公研究组相继解析了酿酒酵母剪接体复合物处于8个不同状态的高分辨率结构，分别是3.8埃的预组装复合物U4/U6.U5 Tri-snRNP、3.3埃-4.6埃的预催化剪接体前体pre-B complex、3.9埃的预催化剪接体B complex、3.5埃的激活状态剪接体Bactcomplex、3.4埃的第一步催化反应后剪接体C complex、4.0埃的第二步催化激活剪接体C* complex、3.6埃的完成两步转酯反应后的剪接体P complex，以及3.5埃的内含子套索剪接体ILS complex的结构。这些已解析的剪接体基本覆盖了整个RNA剪接循环，从分子层面揭示了剪接体催化RNA剪接两步反应的工作机理，同时为理解剪接体的组装、激活和解聚等过程的发生提供结构依据。然而，最后一个未被解析的完全组装剪接体B* complex，对于理解第一步剪接反应的发生具有至关重要的作用。由于其高度的动态性与瞬时性，如何捕获B* complex成为领域内的一大难题，也是世界上不同课题组争先解决的问题之一，捕获并解析其结构迫在眉睫。
尽管之前积累了大量剪接体结构研究的经验，施一公研究组在针对如何捕获稳定的B* complex时，却是举步维艰，困难重重。由于B* complex和C complex是第一步剪接反应发生时一前一后的两个状态，领域内对其鉴定的核心区别在于5’剪接位点与分支点之间的磷酸二脂键是否形成。因此，在不影响剪接体正常组装和激活的前提下，如何阻止第一步反应发生，并且保持5’剪接位点与分支点已经进入RNA剪接的活性反应中心，并形成反应前的活性位点，成为本文研究的最大难点。施一公研究组分别进行了体内内源直接阻断和体外建立剪接反应阻断等方法的尝试，最终都无法获得稳定的B* complex样品。在最新发表的这篇《细胞》文章中，施一公研究组将体内阻断与体外建立剪接反应相结合，对提纯方案多次探索，最终优化出一套可以获得稳定的、性质良好的B* complex样品。为了探索剪接体对不同pre-mRNA底物的识别特异性，施一公研究组选取了领域内常用的两种pre-mRNA作为剪接体结合的底物，随后利用单颗粒冷冻电镜技术重构出了4个不同构象B* complex整体分辨率为2.9埃-3.8埃的冷冻电镜结构，并搭建了原子模型，其中包含了4条RNA和35个蛋白（图2）。
图2 酿酒酵母催化激活剪接体4个构象的三维结构
该文解析的4个不同构象的B* complex结构，首次展示了RNA剪接第一步反应发生过程中分支点如何被剪接体逐步“推入”活性反应中心的动态变化，其中第一步剪接因子Yju2在稳定分支点中发挥了举足轻重的作用，尽管此时5’剪接位点与分支点的距离十分接近（4.3埃），却不足以形成磷酸二脂键。从而，该结构也清晰地揭示了关键蛋白因子Cwc25在激发第一步剪接反应中的重要作用（图3）。值得一提的是，在这个结构中，第一次观察到了pre-mRNA中分支点A被5’剪接位点GU通过经典的碱基互补配对以及碱基堆积力共同识别的机制，这个结构信息进一步证明了该位点在真核生物中高度保守的重要性。本文另一大亮点是首次揭示了剪接体对不同pre-mRNA底物识别的特异性，为体内不同pre-mRNA的剪接效率存在差异提供了最直接的结构信息。
图3 酿酒酵母剪接体介导分支反应的模型
截至目前为止，施一公研究组在酵母中一共解析了10个不同状态的剪接体高分辨的三维结构（如图4），成果全部发表于国际顶级期刊《科学》和《细胞》（Science7篇，Cell3篇），从组装到被激活，从发生两步转酯反应发生到剪接体的解聚，这10个状态的剪接体完整覆盖了剪接通路，首次将剪接体介导的RNA剪接过程完整的串联起来，为理解RNA剪接的分子机理提供了最清晰、最全面的结构信息。
（观看完整视频请点文末“阅读原文”）
图4 施一公研究组解析的酵母剪接体结构汇总
（图片来源: https://ygshi.org/research）
清华大学生命学院施一公教授为本文的通讯作者；清华大学医学院博士后、高精尖创新中心卓越学者万蕊雪、生命学院四年级博士研究生白蕊为该文的共同第一作者，清华大学生命学院博士后、高精尖创新中心卓越学者闫创业为结构模型的搭建提供了帮助；清华大学冷冻电镜平台主管雷建林博士为冷冻电镜数据收集提供了帮助。电镜数据采集于清华大学冷冻电镜平台，计算工作得到清华大学高性能计算平台、国家蛋白质设施实验技术中心（北京）的支持。
论文链接：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30155-2
清华微纳电子系钱鹤、吴华强团队在物理不可克隆函数芯片领域取得重要进展
近日，微纳电子系钱鹤、吴华强教授团队在第66届国际固态电路会议（ISSCC 2019）上以“基于阻变存储器的具有6×10-6原始比特错误率的可重构物理不可克隆函数芯片（A Reconfigurable RRAM PUF Utilizing Post-Process Randomness Source with <6×10-6N-BER）”为题，报道了国际首个基于阻变存储器（RRAM）的物理不可克隆函数（PUF）芯片设计，该芯片在可靠性、均匀性上相对于之前工作都有明显提升，且具有独特的可重构能力，能够实现高效硬件安全防护。该芯片代号取名为XUANWU，意为具有超凡防御能力的中国古代四大神兽之一“玄武”。
物理不可克隆函数芯片（XUANWU X01）
这项工作得到了《自然·电子》（Nature Electronics）的关注。3月15日，在其最新发布的刊物中以研究亮点（Research Highlight）的方式给予了重点报道，认为具备可重构一个全新的PUF芯片的能力是一种独特特点，大大降低了密钥过度使用以及更改硬件所有权的风险。文章中还指出：“清华大学研制出了一种基于阻变存储器的PUF芯片，通过了美国国家标准与技术研究院的随机测试……采用差分阻值的方法，实现了原始位误码率低于<6×10-6，验证了该PUF芯片优异的抗环境变化的稳定性。”
随着智能硬件的广泛普及，半导体供应链安全威胁的增加，硬件安全变得越来越重要，仅基于软件的安全防护已经不能满足需求。近年来，物理不可克隆函数已经成为一种新的硬件安全防护手段。集成电路PUF可以利用器件固有的随机性（如工艺的随机性）在特定的激励下产生不可预测的响应，进而充当了唯一性识别芯片的硬件“指纹”。然而，传统的集成电路PUF存在两个明显的缺点：首先，工艺的偏差存在一定的固有偏执，导致PUF输出的随机性不足。其次，由于工艺偏差直接产生于集成电路制造过程中，一旦产生则不可进行改变，进而导致PUF的输出不可进行重构。在这种情况下，当PUF遭遇多次攻击或寿命用尽时，被PUF保护的硬件则会重新遭遇硬件安全威胁。
RRAM作为一种新型存储器，利用器件的电阻值完成对信息的存储。相比于传统的闪存（flash）以及动态随机存储器（DRAM），RRAM具有高速、低功耗、面积小等多项优势，是新一代高性能存储器的重要候选之一。此外，RRAM因其所特有的类神经元特性也被广泛用于类脑计算领域。由于RRAM的工作原理是基于导电细丝的断裂与生长，而这个过程存在较强的随机性，使RRAM的电阻存在器件与器件之间（D2D）以及循环与循环之间（C2C）的随机性，这些随机特性也使其适用于硬件安全防护。
针对传统集成电路PUF的不足，利用RRAM的优势，清华大学微纳电子系博士研究生庞亚川在ISSCC2019上首次介绍了一种基于RRAM电阻随机性的可重构物理不可克隆函数芯片设计。该报告提出了一种电阻差分方法用于产生PUF输出以消除工艺固有偏差以及电压降（IR drop）的不利影响。为了在电路层次实现该方法，该团队设计了一款高精度的灵敏放大器电路以精确比较两个RRAM器件的电阻。大量的测试数据显示所设计的RRAM PUF与之前的工作相比，具有最低的原始比特错误率、最小的单元面积、最好的均匀性以及独特的可重构能力，能够有效抵抗物理攻击，具有很好的发展潜力。
XUANWU X01技术指标情况
IEEE ISSCC（International Solid-State Circuits Conference 国际固态电路会议）始于1953年，是集成电路设计领域最高级别的学术会议，素有“集成电路领域的奥林匹克”之称。
清华大学微纳电子系博士生庞亚川为该论文的第一作者，吴华强教授为通讯作者。
报道链接：
https://www.nature.com/articles/s41928-019-0227-0
清华生命学院陈柱成、李雪明等合作在《自然》发文报道染色质重塑发生的机理
3月13日，清华大学生命学院陈柱成、李雪明课题组联合中科院物理所李明研究员等人在国际顶级学术期刊《自然》（Nature）上在线发表题为《Snf2介导的染色质重塑中DNA滑移机理的研究》（Mechanism of DNA translocation underlying chromatin remodeling by Snf2）的研究论文。该工作解析了不同核苷酸状态下Snf2-核小体复合物的冷冻电镜结构，揭示了染色质重塑的机理。
SWI/SNF家族蛋白利用ATP水解产生的能量移动核小体在基因组DNA的位置，重塑染色质。这对于控制遗传物质的开放性，调节基因转录等方面发挥重要作用。陈柱成实验室近期报道了Snf2与核小体结合的结构 (Liu Nature 2017)，但这个早期的工作并没有明确检测到DNA移位。染色质重塑蛋白如何利用ATP水解的能量推动核小体滑移依然是一个让人困扰的难题。
图1. Snf2-核小体复合物在不同核苷酸状态的整体结构以及核小体滑动模型
在这个研究基础上，陈柱成继续与李雪明实验室合作，利用冷冻电镜技术，进一步确定了在不同核苷酸（ADP和ADP-BeFx）状态下Snf2-核小体复合物的高分辨结构（图1）。他们发现在一个ATPase循环过程中，Snf2存在打开-闭合的构象变化。在打开状态下，Snf2在核小体结合点(SHL2)引起1bp DNA的凸起，这个形变沿DNA链向入口端传递，使得1bp DNA被拉入核小体。而且DNA前导链比后随链有更明显的移动，显示DNA的“扭曲－滑移”运动。ADP-BeFx的结合导致酶构象闭合，核小体恢复到自然状态，没有明显的扭曲。Snf2介导的这种DNA运动模式超出一般想象。
为了确认这些实验结果，陈柱成与中科院物理所李明实验室合作，利用单分子荧光技术(smFRET)确认了溶液状态的DNA运动与冷冻电镜结构一致。最后，研究者提出了染色质重塑的两步走”DNA波”模型：第一步，ATP水解，Snf2张开，把DNA从入口端拉进，并在SHL2处储存1bp DNA形变（“DNA波”）；第二步，ATP结合，Snf2关闭，使得DNA形变向出口端传递，就像水波沿湖面传递一样 最终实现DNA对组蛋白的相对移动。这个模型表明Snf2水解一个ATP，移动1bp DNA。同时也解释了DNA移动的方向性机制。所以，本论文解答了染色质重塑过程中DNA移位的基本原理，相信此研究结果在染色质领域会有非常广泛的影响。
清华大学生命学院陈柱成研究员、李雪明研究员，中科院物理所李明研究员为本文共同通讯作者。清华大学生命学院博士生李美静、夏显、田元元和刘晓玉，中科院物理所博士生贾棋为本文共同第一作者。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1029-2
清华环境学院陈超课题组在《化学研究报告》发文
寻找城乡供水方案
3月13日，清华大学环境学院陈超副研究员课题组在美国化学学会（ACS）旗下知名学术期刊《化学研究报告》（Accounts of Chemical Research）上在线发表了题为《中国二元供水记：寻找解决城乡供水问题的解决方案》（A Tale of Two Water Supplies in China: Finding Practical Solutions to Urban and Rural Water Supply Problems）的研究论文，报道了中国城乡供水所面临的主要挑战和供水行业所采取的技术措施。
获得安全饮用水是联合国设立的17个可持续发展目标之一。作为最大的发展中国家，中国面临着在水资源有限和水质污染的情况下向14亿人口提供安全和充足饮用水的巨大挑战。本论文介绍了中国的供水技术人员所面临的主要技术问题和他们所采取的措施。
中国的供水是一个二元系统，这也是中国城乡差异的一个表现。城乡供水都面临着水源短缺和水质污染问题。水资源短缺主要依靠长距离调水来解决。城市供水单位普遍关注有机物、氨氮、藻类和水源突发污染，同时也关注饮用水中的微生物和消毒副产物。微生物也是农村供水普遍担心的问题，同时氟砷和氨氮也是某些区域的农村供水所面临的问题。城市供水得益于处理工艺的升级改造，目前大量采用的臭氧-活性炭深度处理工艺能够确保水厂出水满足严格的《生活饮用水卫生标准》。但是，该工艺复杂、成本昂贵，不适用于农村供水。因此，除基本的消毒外，农村供水水质提升主要依靠寻找优质水源、自动化的超滤装置或者城乡一体化供水等措施来解决。对于使用高氟、高砷水源的部分农村地区，特种吸附剂是帮助当地农民改善供水的可行措施。类似的挑战可能会在世界上其他国家或地区遇到。因此，中国所采取的可行措施将会为处于不同发展阶段的其他国家提供借鉴。
中国城乡供水所面临的挑战和解决方案
《化学研究报告》是美国化学学会旗下的知名学术期刊，最新的影响因子为20.955。该期刊最近推出一期主题为“两个世界的供水：城市和乡村（Water for Two Worlds: Urban and Rural Communities）”的特刊。陈超副研究员受邀在该特刊发表论文，介绍中国同行特别是该课题组所完成的研究成果。
清华大学环境学院博士生贝尔和中国水利水电科学研究院教授级高工邬晓梅为文章共同第一作者，陈超副研究员为文章的通讯作者。
本论文汇总了清华大学张晓健、陈超课题组和中国水利水电科学研究院邬晓梅课题组过去十余年间在国家水专项、国家自然科学基金、863计划、科技支撑计划和清华大学自主研究计划支持下所开展的研究成果。其中在应急供水、消毒副产物控制、深度处理、管网水质稳定性方面的多项成果已经在全国供水行业中有广泛应用。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.accounts.8b00605
图文 | 医学院、航院、生命学院、微纳电子系、环境学院
编辑 | 李婧
