开发用于持续监测左旋多巴的工程化直接电子转移酶 背景介绍 帕金森病（Parkinson’s Disease, PD）是一种影响全球数百万人的慢性神经退行性疾病，其主要特征是黑质多巴胺能神经元的丢失以及α-突触核蛋白聚集成路易体颗粒（Lewy bodies）分布于神经元中。尽管左旋多巴（levodopa）是PD治疗的主要药物，能够有效缓解运动症状，但由于其治疗窗口非常狭窄，给药不当可能导致严重的副作用，如恶心、运动障碍或症状的反弹。这一问题加剧了对实时左旋多巴监测手段的需求。然而，当前缺乏能够实现连续左旋多巴监测的设备，主要原因在于现存技术无法做到对左旋多巴的高灵敏度和高特异性检测。 与糖尿病管理中普遍使用的连续血糖监测设备（CGM）不同，PD管理中的持续左旋多巴监测系统仍未实现。本文的作者指...

纸基传感器在抗生素耐药细菌检测中的进展 背景介绍 抗生素耐药性（Antimicrobial Resistance, AMR）是当今全球公共卫生面临的重大挑战之一。随着抗生素的广泛使用和滥用，越来越多的细菌对抗生素产生了耐药性，导致传统治疗方法失效。根据全球疾病负担研究（Global Burden of Disease Study）的数据，2019年全球约有770万人死于细菌感染，其中许多感染与抗生素耐药性有关。抗生素耐药细菌的快速传播不仅增加了医疗成本，还延长了住院时间，并显著提高了死亡率。因此，开发快速、准确且经济的检测方法，用于识别抗生素耐药细菌，成为当前医学和生物传感领域的重要研究方向。 纸基传感器（Paper-based Sensors）因其低成本、便携性和易于使用的特点，近年来在病...

解析人脑中的GABAA受体结构：一项突破性研究 学术背景 GABAA受体（γ-氨基丁酸A型受体）是大脑中最重要的抑制性神经递质受体之一，负责调控神经元的快速抑制性信号传递。这些受体不仅是治疗癫痫、焦虑、抑郁和失眠等疾病的关键药物靶点，还被广泛用于麻醉药物的作用机制研究。GABAA受体由19种不同的亚基组成，形成五聚体配体门控离子通道。尽管过去的研究通过重组表达和小鼠模型揭示了部分GABAA受体的结构和功能，但人类大脑中天然GABAA受体的亚基组成和三维结构仍然不明确。特别是，人类大脑中GABAA受体的亚基组合比啮齿类动物更为复杂，且其与辅助蛋白的相互作用尚未得到充分研究。 为了解决这一问题，研究人员从癫痫患者的手术切除脑组织中分离出含有α1亚基的GABAA受体，并利用冷冻电镜技术（cryo-...

Rubisco 酶的功能图谱研究 背景介绍 Rubisco（核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶）是地球上最丰富的酶，负责光合作用中的二氧化碳固定过程。然而，Rubisco 的催化效率较低，且容易与氧气发生副反应，导致光合作用效率受到限制。尽管科学家们长期以来试图通过工程手段改进 Rubisco 的催化性能，但由于其复杂的生化参数（如催化速率、二氧化碳亲和力和特异性）难以高效测量，相关研究进展缓慢。近年来，随着高通量筛选技术和机器学习方法的发展，科学家们开始尝试系统地探索 Rubisco 的序列-功能关系，以期找到改进其性能的潜在途径。 本研究由来自 University of California Berkeley、Howard Hughes Medical Institute、Nanya...

线粒体疾病精准建模：基于优化mitobes的研究 学术背景 线粒体疾病是由线粒体DNA（mtDNA）突变引起的一类遗传性疾病，影响细胞的能量代谢，进而导致多种器官功能障碍。线粒体DNA突变可以是同质性的（影响所有mtDNA拷贝）或异质性的（突变与野生型mtDNA共存）。这些突变在人群中较为罕见，但一旦发生，往往会导致严重的临床症状，如Leigh综合征和Leber遗传性视神经病变（LHON）。由于缺乏合适的动物模型，线粒体疾病的研究和治疗进展受到限制。因此，开发能够精确模拟人类线粒体疾病的动物模型至关重要。 本研究旨在通过优化线粒体碱基编辑器（mitobes），减少脱靶效应，提高编辑效率和精度，从而为线粒体疾病的精准建模提供工具。通过这一技术，研究人员能够在小鼠模型中模拟人类线粒体疾病的突变，...

多尺度足迹揭示顺式调控元件在细胞分化和衰老过程的作用 背景介绍 基因表达的调控是细胞命运和疾病发生的关键机制之一，而顺式调控元件（cis-regulatory elements, CREs）在这一过程中扮演了重要角色。CREs通过结合多种效应蛋白（如转录因子和核小体）来动态调控基因的表达。然而，现有的研究方法在测量这些效应蛋白在基因组范围内的结合动态时存在局限性，尤其是在单细胞水平上。这导致我们难以全面理解CREs的结构如何与其功能相关联，尤其是在细胞分化和衰老过程中。 为了解决这一问题，来自Broad Institute of MIT and Harvard、Harvard University等机构的研究团队开发了一种名为PRINT的计算方法，能够从染色质可及性数据中识别DNA-蛋白质相...