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nature中文摘要 2015.4.16

时间: 2015年04月27日 | 作者: | 来源: 环球注册新宝GG(huanqiukexue.com)
超快充电铝离子电池;多步连续流动法异相催化合成;情感学习选择性反向强化对相关事件的记忆;神经元群编码口渴的驱动和抑制信号;抗生素生物合成过程

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Volume 520 Number 7547,16 April 2015

 

An ultrafast rechargeable aluminium-ion battery

超快充电铝离子电池

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http://www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/full/nature14340.html

 

新的可充电电池系统的发展,不仅可以促进个人电子设备的升级,也能提高电网储能能力。可充电的铝电池不仅价格低廉、可燃性低,其三电子的氧化还原特性也能带来更高的容量。然而,30年来对于铝电池的研究遇到了数不清的问题,比如正极材料脱落、放电电压过低(只有0.55V)、没有放电电压平台以及寿命太短(100个充放电周期后容量就减少26–85%等)。

 

斯坦福大学的戴宏杰团队研究出了一种用铝金属作负极,三维石墨泡沫作为正极,制成了一种具有高速充放电功能的新型可充电铝电池。该电池是通过负极中铝的沉积与溶解,以及正极中氯化铝阴离子的嵌入和脱嵌过程来工作的,其电解液是一种不可燃的粒子液体。电池的放电电压平台接近2V,容量约为70 mAhg–1,库仑效率约为98%。正极可以承受快速的粒子扩散和嵌入,使得该电池在一分钟之内就可以达到4 000mAg–1(相当于3 000Wkg–1),并且能承受高达7 500次充放电而不至于容量衰减。

 

Multistep continuous-flow synthesis of (R)- and (S)-rolipram using heterogeneous catalysts

多步连续流动法异相催化合成右旋和左旋的抑制剂

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http://www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/full/nature14343.html

 

化学品主要通过间歇系统和连续流动系统来合成。连续流动系统在产率、热利用率、混合效率、安全性以及再现性等方面都优于间歇系统,然而由于药物等复杂分子很难通过连续流动系统合成,因此近半世纪以来,医药制造业主要采用间歇系统来合成。文中我们提出了一种只需要通过几个异相催化剂填充塔就能用连续流动合成的方式来合成药物的方法。市售的原料连续通过四个填充了非手性和手性异相催化剂的塔进行反应,便可生成右旋的抑制剂。这种抑制剂是一种抗炎药,属于γ-氨基丁酸派生物族。此外,只需用其对映异构体来替换填充塔中的手性异相催化剂,就可以制备出左旋的抑制剂。用相似的方法,我们也可以制备另外一种属于伽马氨基丁酸族的右旋药物4-氨基-3-苯基丁酸盐酸盐 。这种方法简单、稳定且没有催化剂的滤渣。我们的研究结果表明,利用异相催化剂通过流动系统经过多步(本实验中为8步)化学反应可以稳定的合成药物,并且在此过程中没有中间产物、无需分离催化剂、没有副产物和其他试剂。我们期望这种合成方法能够有利于药物合成。

 

Emotional learning selectively and retroactively strengthens memories for related events

情感学习选择性反向强化对相关事件的记忆

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http://www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/full/nature14106.html

 

关于长期记忆的神经生物学模型提出这样一个机制:最初的微弱记忆可通过之后数分钟至数小时的一系列包含共同神经通路的活动得到加强。这种突触标记捕捉模型(synaptic tag-and-capture model)被用来解释不重要的信息如何通过后期特殊的经历被选择性加强。

 

通过啮齿动物研究可以得到标记捕捉的行为学证据。在研究中微弱的早期记忆通过未来的行为训练得到了加强。但行为标记过程是否在人类中出现并将微弱的短暂记忆转化为稳定的长期记忆却不得而知。本文发现,对于人类来说,如果通过相同神经基质表征的相关信息可以通过情感学习体验变得更加突出,该信息就会被选择性加强。

 

大脑对中性对象的记忆可以通过其他同类对象的伴随恐惧感的突然出现得到选择性加强。在一个周期的巩固之后,我们观测到了反馈增强(retroactive enhancement)现象,作为情感学习的结果,但在瞬时记忆测试或是在恐惧环境出现之前就已有深刻记忆的对象中并没有观察到。这些发现为普遍的反馈记忆加强提供了新证据。如果相关信息在未来得到凸显,不重要的信息可以被追溯为相关的重要信息,并因此被选择性记忆下来。

 

Thirst driving and suppressing signals encoded by distinct neural populations in the brain

大脑中不同的神经元群编码口渴的驱动和抑制信号

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http://www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/nature14108.html

 

口渴是生物体对饮水行为的基本本能反应。过去的研究显示,多个室周器(circumventricular organs)中的神经元会在口渴环境中被激活。本文在穹窿下器(subfornical organ)中识别出两种不同且基因分离的神经元群,分别会引发和抑制口渴反应。我们发现,穹窿下器兴奋神经元的自发激活(标记为转录因子ETV-1的表达) 会引发密集的饮水行为,甚至在一些极度厌水的动物中也会出现。对水来说,这种光诱导的反应的特异性极高,当受到激光刺激时会迅速并严格关闭。相反,另一种穹窿下器神经元群的激活(标记为囊泡GABA囊泡上转运体VGAT的表达)却能大幅度的抑制饮水行为,即使是对水极度依赖的动物。这些研究结果揭示了一个能够调节动物饮水行为开关的内在大脑回路,该回路很可能是哺乳动物大脑中的口渴控制中心。

 

β-Lactam formation by a non-ribosomal peptide synthetase during antibiotic biosynthesis

抗生素生物合成过程中利用非核糖体肽合成酶的β内酰胺形成作用

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http://www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/full/nature14100.html

 

非核糖体肽合成酶(non-ribosomal peptide synthetases)是由包含重复功能域组合的模块共同构成的超大型酶,这些功能域从近500种可能的“建筑材料”中挑选、激活并配对氨基酸。通过这种方式产生的结构和立体化学方面各异的肽构成了大量自然产品生物合成的基础。很多衍生的代谢物都具有生物活性,如抗生素万古霉素(vancomycin)、杆菌肽(bacitracin)、达托霉素(daptomycin)、含β内酰胺的青霉素(β-lactam-containing penicillins)、头孢菌素(cephalosporins)和诺卡霉素(nocardicins)。青霉素和头孢菌素由一种经典的衍生非核糖体肽合成酶三肽(来自δ-(L-α-氨基已二酰基)–L-半胱氨酰-D-缬氨酸合成酶)合成而来。本文报道一种前所未有的非核糖体肽合成酶反应,既能聚合含有丝氨酸的肽,又可调节其环化为抗生素诺卡霉素家族中关键性的β内酰胺环的过程。富含组氨酸的富集域是产品装配过程中典型的肽键形成区域,也能合成嵌入式的四元环。本文提出了一种与发展成为其他三个β内酰胺抗生素家族(青霉素/头孢菌素、氧青霉烷、碳青霉烯)的通路所不同的机制,并描述了支持性的实验。这些发现使β内酰胺环可区域特异且结构特异地整合进入工程肽,并发挥作用(如目标蛋白酶抑制剂)成为可能。

 

(来自《自然》,翻译:张红娜、高睿、王文佳、魏若妍、丁家琦,审校:程孙雪子、丁家琦)