生物物理所考研

一、学院介绍武汉大学研究生教育发端于1935年，至今已有80余年的历史。1955年，武汉大学招收了新中国成立后的第一批研究生；1978年，重新恢复因"文革"中断达10余年的研究生教育；1981年，成为国务院批准的首批博士、硕士学位授予单位；1984年，成为全国第一批组建研究生院的高等学校之一。2002年，成为34所自行划定复试分数线学校之一。2018年，成为首批学位授权自主审核单位。物理科学与技术学院现涵盖理学、工学两个学科门类，拥有物理学、材料科学与工程、电子科学与技术3个一级学科博士点和博士后流动站，拥有生物物理学二级学科博士点。凝聚态物理属国家重点学科、湖北省优势学科，材料物理与化学、微电子学与固体电子学属湖北省二级重点学科，微电子科学与工程于2011年获批建设湖北省战略新兴学科。学校历来高度重视导师队伍建设，推行复合导师制，开办“导师学校”、跨学科导师沙龙，提升导师指导水平；不断完善导师管理机制。2012年，学校大胆改革导师上岗招生制度，采取“评聘分离，动态上岗”方式，实现“博导”从身份管理向岗位管理的转变。目前，武汉大学现有专任教师3771人，其中正副教授2930余人，有9位中国科学院院士、6位中国工程院院士、3位欧亚科学院院士、7位人文社科资深教授、22人次“973项目”（含国家重大基础研究计划）首席科学家、6位“863项目”计划领域专家、4个国家创新研究群体、65位国家杰出青年科学基金获得者、15位国家级教学名师、23位国家新世纪“百千万人才工程”入选者。二、专业课参考书《物理学基础》(第6版) ，[美]哈里德等著，张三慧，李椿等译，机械工业出版社《大学物理通用教程》系列，钟锡华，陈熙谋主编，北京大学出版社《热学》（第3版），李椿，章立源，钱尚武 著，高等教育出版社《电磁学》（第三版）赵凯华，陈熙谋 著 高等教育出版社 2011年。《新祥旭武汉大学691物理复习白皮书》黄昆,韩汝琦《固体物理学》高等教育出版社方俊鑫、陆栋，《固体物理学》上海科技出版社三、固体物理必考点1、晶体的结构，原子间的作用力类型 倒格子；2、一维单双原子连的振动色散关系；3、一二三维的迪拜温度（注意会求初始振动能）；4、自由电子近似（1、2、3维）；5、能隙 Vg=2xVn；6、紧束缚近似（求简立方 面心立方 体心立方）。四、专业课经验武汉大学物理学院总体来说是个比较不热门的学院，考研究生的时候有很多小方向，不过就我看来就物理材料方向、电子科技方向、生物物理方向三个大方向，这从复试的时候也可以看出来。物理学院每年考的人也不是很多，大致是30-50%的录取率。现在社会上很多人都喜欢考工科方向，所以对考物理学院不大感兴趣。不过，物理学院有个微电子与固体电子学专业哦，很多人都不知道，这是当初电信和物理学院分家的时候部分电信学科组合起来的。考上这个专业然后联系到电路设计通信方面的老师，出来的时候工作也是相当好找，又高薪，而且因为在物院的关系，考上又不难。首先，最重要的是信息。要知道，物理学院物理方向的学科考研又两门自主命题的专业课。这可是300分啊，要是你有本校的XD去答疑一下 。好了，这个话题有点敏感，我也不多说了。其次，要注意英语。英语每年都会搞死一批人，虽然物理学院有几年因为一些原因英语线不高，不过外校的同学还是要好好学英语，学院是不会为了照顾外校的英语单科降分的。大家英语一定要重视，可以去考研文库查查资料，里面很多真题或者让新祥旭一对一的老师带一下，一对一的效果很好。要求不高，过了50，你100%安全。初试过了的话总是有同学说担心复试。那么，我告诉大家，这个担心是正确的。一定要好好准备，而且，千万不要只准备复试通知上说的那几门专业课。你是学什么的，这方面所有的书都要看，复试老师问的问题是随机的，老师教什么科目就问什么科目。而且你要是一道也回答不出，可以直接把你否决掉的。考研是一件需要耐心的事，在这个过程中，有很多“不”：不要让情绪失控，不要急于求成；不要得失心太重；不要总是问自己考研的意义是什么，可以先想想自己为什么要问这个问题，问这个问题的意义又是什么；不要怕碰到难事，很多事情，都是知难不难，而且要记住一句话：做难事，必有所得......那除了这些“不”，我们要做的就是：稳定心态，保持健康，规律作息，养成学习的习惯，并坚持下去，要相信自己日复一日的努力终将会有回报。希望我的考研经验与心得可以帮助到学弟学妹们。

如果用两个词来概括全国三八红旗手标兵、中国科学院生物物理所研究员阎锡蕴院士留给记者的印象，那就是优秀和优雅。阎锡蕴是全国政协委员，3月4日，她在驻地接受了记者采访。整齐蓬松的短发，不露痕迹的淡妆，只在翻领上绣着几朵橘色花的黑色外套，庄重中流露着女性的温婉和柔美。这位在工作中“认真得让人害怕”的科学家，交谈时却轻声细语，让人如沐春风。“怎么，工作中优秀的女人就得是雷厉风行的强人模样？”阎锡蕴笑了，“这些年我总会被问到如何平衡工作和生活，其实我觉得两者并不矛盾，完全取决于你用什么样的态度去看待它们。”对阎锡蕴而言，探索未知有一种神奇的魅力：“尽管困难重重，但是当你的科学设想被证实的时候，有一种窥破自然奥秘的喜悦;有时候实验结果出乎意料，却会带来意外发现，那种喜悦更加难以言说。”纳米酶的发现就是这样一个意外。当年，她带领团队发现了一个肿瘤新靶点CD146，在发展肿瘤诊断新方法时，他们遇到了一个奇怪的问题：磁纳米粒子竟然与过氧化物酶底物发生了反应。经过多次重复实验，这个情况仍然无法避免。此时，阎锡蕴想：难道这个惰性的氧化铁具有过氧化物酶的催化活性？随后，阎锡蕴团队用一系列严谨的实验证明了这个假说，成果发表在《自然—纳米技术》上。英国皇家化学会刊发表综述，认为这是酶学史上一个里程碑式的事件。“历史上有许多科学发现都始于偶然，这也正是科学研究的魅力所在。做学问要实事求是，要敢于坚持真理，也要善于想象和推理。”阎锡蕴说。并非命运偏爱阎锡蕴，在科研这条道路上，她经历过许多艰辛。阎锡蕴进入基础生物学领域完全是“半路出家”。1982年，她从河南医学院毕业后分配到中日友好医院工作，并被派到中国科学院生物物理所实习，这一年的实习让她体会到了科研的乐趣。于是，阎锡蕴就从基础理论开始学起、从最简单的实验开始做起。而这样的从头学起，阎锡蕴不止经历一次。1986年，她被公派到德国马普细胞生物研究所做访问学者，语言障碍、学术上巨大的差距，让她不得不从最基础的知识开始自学。“着急，也想家，难受得想哭。”阎锡蕴回忆，“但我哭不出来。与其自怨自艾，还不如抓紧时间学习。要不做出点成绩，怎么对得起国内的爱人和女儿!”如今，阎锡蕴收获了很多荣誉：2012年，纳米酶研究入选年度中国十大科学进展;2015年，纳米酶的应用研究获Atlas国际奖，同年，她当选为中国科学院院士，亚洲生物物理联盟主席，是该组织有史以来首位女主席……但阎锡蕴多次说过，在所有的奖状、奖杯中，自己最珍视的是“中科院五好家庭”纪念杯。“我非常感谢我的丈夫和女儿，家庭是我最温暖的港湾。”阎锡蕴说，家务活是繁忙工作的最好的“调节剂”——换季的时候更换窗帘，为自己和爱人搭配衣服，下厨烹饪，甚至扫地、擦灰在她看来都是健身。她还告诉记者一个让家务活变得有趣的小窍门——创造性劳动：“比如切西瓜，我把西瓜切成西瓜船，切着有趣、吃着也有趣。”“工作和生活从来不是矛盾体，女性可以很优秀，很有趣，同时也很优雅。”阎锡蕴说，“而努力与坚持，就是通往优秀和优雅的唯一道路。”

初试成绩不理想，怎么办？二战？工作？留学？创业？这是个问题部分同学选择留学，澳门几年来成为众多留学小伙伴的选择想要到澳门留学，在申请的过程中需要注意很多问题。1）申请人须获得与报读课程相关之四年制本科/学士学位或同等学历。　　2）申请人学士学位毕业总平均分达到相等于 C *或以上之成绩。3）申请人必须具有报读课程所要求之语言能力，一般是雅思6.0或以上，也认可大学英语六级成绩。　　*相等于4分制GPA之2.5或以上，290分制之14分或100分制之75分或以上。成功被录取的应届学生只获临时录取，待取得本科/学士学位毕业资格及总成绩达到有关学院的要求后，将获正式录取。是不是觉得条件特别苛刻？小编也同样的认为，真的很难！但是，咱们也有解决办法大家不妨考虑一下以下几所学校:澳门大学澳门大学是澳门特区最优秀的国际化、唯一一所综合性公立大学 ，是澳门第一所现代大学，为中欧商校联盟、“一带一路”国际科学组织联盟成员高校，世界前400强大学，亚洲大学排名第42位，全球最佳年轻大学排名52，葡语地区大学中位居第2 。澳门大学前身为1981年成立的私立东亚大学，是澳门首所研究型大学，同时亦是唯一一所全面引入住宿式书院系统的大学。澳门大学于2014年搬迁到横琴新校区后，明确以转型至研究型大学为目标，同时推行以“四为一体”教育模式为主的“博雅教育”。根据国际论文数据库ISI Web of Science（WOS），澳门大学的高端科研论文发表数量由2008年的127篇增至2017年的1,342篇, 2017年澳大论文获引用近17,246次。在芯片研究方面入选国际固态电路会议论文数量最多前10名的大学 。澳门大学获中华人民共和国科学技术部批准设立“模拟与混合信号超大规模集成电路国家重点实验室”、“智慧城市物联网国家重点实验室”及“中药质量研究国家重点实验室”三个国家重点实验室 。六大学科领域：工程学、化学、药理学与毒理学、计算机科学、临床医学与社会科学进入基本学科指标资料库（ESI）前1%。澳门科技大学澳门科技大学建校于2000年，即澳门回归祖国怀抱之后。建校以来，澳门科技大学发展迅速，是目前澳门规模最大的综合型大学，在校学生逾11,000人，颁发博士、硕士及学士三种学位。2018年上海软科发布的“两岸四地百强”大学位列21名，泰晤士2020年世界大学排名274名，中国高校第13名，为澳门地区高校最佳成绩。其中澳科大在学术论文引用（研究影响力）方面单项得分83分，全球排名第209位。大学拥有中国高校唯一的中药质量研究国家重点实验室、中国科学院月球与深空探测重点实验室伙伴实验室、诺贝尔奖得主埃尔文–内尔博士生物物理与中医药研究室等。钟南山、袁隆平、余秋雨、杨利伟、薛其坤、施一公、厉以宁、靳尚谊、姚期智、林毅夫、白春礼等都是澳科大的荣誉博士和教授。澳门城市大学澳门城市大学前身为成立于1981年的东亚大学，2011年2月更名为澳门城市大学，是澳门行政区政府批准设立、国家教育部认可的综合性高等学府。大学拥有博士、硕士、学士三年级学位授予权。2004年经国家教育部批准而面向内地招收全日制研究生，学生毕业后获发《毕业证书》，并授予硕士或博士学位。澳门城市大学是澳门地区的综合性大学,为粤港澳高校联盟、世界翻译教育联盟、世界旅游组织、国际设计艺术院校联盟、国际葡语大学联合会成员高校。澳门是中华人民共和国两个特别行政区之一，去澳门读书，一般生活用语是广东话，对国内学生来说，基本上不存在语言障碍 ，而且学生大多是华人，不会有在异国的孤独感。其次，澳门的这三所大学基本上都是双语教学，也就是如果你英语成绩不是很好的，那么选择中文教学即可，学习毫无压力！再加上大学的师资来自世界几十个国家（包括一些世界发达国家），这是许多国内顶尖大学也没有的优势，选择在澳门读硕，绝对是正确的！随着就业压力的增加，考研人数的不断上涨可以相信，小编相信，将来几年，申请澳门内大学留学的学生将会越来越多！对这几所学校感兴趣的小伙伴不妨抓紧时间！关注我，带你获取更多考研干货！

IT之家 4 月 3 日消息 据中国科学院网站，中国科学院院士、生物物理所研究员徐涛课题组与研究员纪伟课题组在 Nature Methods 上，发表了题为 Molecular-scale axial localization by repetitive optical selective exposure 的研究论文，提出一种轴向单分子定位成像新技术，并研制出新型干涉定位显微镜（ROSE-Z），把单分子定位成像的轴向分辨率提升到纳米尺度。▲ ROSE-Z 对微管中空结构解析 | 图源：中国科学院网站IT之家了解到，课题组在 2019 年突破单分子定位显微镜侧向分辨率后的延伸研究（Nature Methods），继上个工作把侧向分辨极限推进到 3 nm 后，该工作通过引入非对称干涉光路，进一步在新的维度上突破了轴向分辨率的极限，比传统的柱面镜成像方法提高 6 倍以上定位精度。据介绍，利用 ROSE-Z 显微镜，团队对细胞样品进行了纳米精度三维双色成像，并验证了细胞厚样品成像能力，证明该方法具备优异的轴向分辨率及操作便捷性，可促进细胞纳米结构的研究。

近期，由中国科学院生物物理研究所和珠海市丽珠单抗生物技术有限公司（简称"丽珠生物"）联合研发的重组新型冠状病毒融合蛋白疫苗（项目代码：V-01），正式获得国家药品监督管理局（NMPA）临床试验通知书。新冠疫情发生以来，生物物理所积极应对新冠肺炎疫情防控工作，组织成立了疫情防控工作领导小组，积极组织团队开展抗疫科研攻关。生物物理所免疫治疗组（彭华研究员团队）研发设计的创新型新型冠状病毒融合蛋白疫苗取得重要突破，该疫苗创新性地融合了作为天然佐剂的全人源的细胞因子等免疫活性成分，以全面激活抗新冠病毒的免疫应答。在全球疫情最为紧张的时刻，生物物理所与丽珠生物迅速达成合作共识，依托生物物理所上述知识产权，共同开发V-01疫苗。临床前实验数据显示，V-01疫苗不仅能激发体液免疫，还能产生良好的细胞免疫应答，在上下呼吸道均产生抵抗新冠病毒感染的保护作用，显著降低肺组织病毒载量，明显改善病毒感染引起的肺部损伤。该疫苗属于新冠疫苗五条技术路线中的重组蛋白疫苗技术路线，可在 2-8℃冷链运输及长期储存。从获批开展临床试验到疫苗的最终上市使用，还要持续开展很多工作。后续生物物理所将面向人民生命健康，继续努力为新冠疫情防控贡献自己的力量。2020年热文精选1. 杯具了！满满一纸杯热咖啡中，满满的塑料微粒…2. 美英澳科学家《自然医学》再添力证：新冠病毒乃自然进化产物，或有两种起源…3. NEJM：间歇性禁食对健康、衰老和疾病的影响4. 一年内治愈失眠！研究发现：改善睡眠，你或许只需要一条沉重的毯子5. 哈佛新研究：仅12分钟的剧烈运动，能为健康带来巨大的代谢益处6. 第一项人类干预试验：在大自然里“摸爬滚打”28天，足以提高免疫力7. 垃圾食品是“真.垃圾”！它夺走了端粒长度，让人老得更快！8. Cell解谜：不睡觉真的会死！但致死的变化不是发生在大脑，而是肠道…9. 《自然通讯》超大规模研究：血液中铁的水平是健康与衰老的关键！10. 不可思议！科学家一夜之间逆转动物“永久性”脑损伤，还让老年大脑恢复了年轻态…

生命活动的中心法则是由遗传物质DNA转录生成信使RNA，再由信使RNA翻译成蛋白质，从而完成新陈代谢、生长发育等各项生理功能。然而，细胞（尤其是高等生物细胞）内还存在着大量不翻译成蛋白质的RNA，被称为非编码RNA。它们在基因表达调控等关键生命活动过程中发挥重要作用，与细胞分化、个体发育以及疾病发生与发展密切相关。其中一类功能重要的小非编码RNA是microRNA（miRNA），它们长约21~24个碱基，普遍存在于从线虫到人类等高等生物中，而且很多miRNA的生物学功能在进化过程中保守。自1993年首次发现以来，已有数以万计的miRNA被鉴定，其中一些被作为癌症等疾病的诊断标志物和药物研发靶点。因此，miRNA的功能及其自身的生成与调控机制一直都是生物医学研究热点。具有功能的miRNA是由一条包含一个颈环结构的更长转录本（又称pri-miRNA）经过两步切割反应而产生。第一步切割反应在细胞核内进行，由Drosha/DGCR8复合物催化完成，其中Drosha为III型RNA切割酶，是核心催化组分，DGCR8为双链RNA结合蛋白，负责招募pri-miRNA底物。核内切割产生长度约60-70个碱基左右的前体miRNA，然后前体miRNA出核，在细胞质由Dicer RNA酶完成第二步切割。第一步在核内的切割反应尤为重要，一方面去除冗长的无关序列，从上千碱基长度的pri-miRNA产生仅60-70个碱基的前体miRNA；另一方面，切割产生的3’端就是最终成熟miRNA的末端，对于miRNA的功能至关重要，因此要求切割位点非常精确。Drosha/DGCR8复合物作为细胞核内唯一pri-miRNA切割酶是2003-2004年发现的，尽管过去十余年的大量的研究，包括pri-miRNA上的关键序列的鉴定和蛋白质重要功能结构域的分析等，但是pri-miRNA如何被准确识别以及Drosha/DGCR8如何界定切割位点这些重要科学问题一直没有得到清晰的回答。2020年3月27日，《Molecular Cell》杂志在线发表了生物物理所许瑞明课题组与清华大学王宏伟课题组合作完成的题为“Structural Basis For pri-miRNA RecognitionbyDrosha”的研究论文，利用单颗粒冷冻电镜方法解析了Drosha/DGCR8与pri-miRNA的复合物结构，揭示了pri-miRNA核内加工的分子机制。他们的研究结果证实了Drosha在切割位点界定中的决定性作用，发现Drosha的PAZ、MB helix和dsRBD结构域在pri-miRNA识别和协同完成切割位点定位中发挥重要作用。其中，PAZ结构域在RNA结合前后出现了明显的构象变化，它与MB helix一起，结合在pri-miRNA的单、双链交界区两侧，形成了pri-miRNA关键特性识别的独特模式。其中PAZ结构域与RNA的结合方式完全不同于之前发现的其他蛋白PAZ结构域仅仅识别RNA的3’末端的方式。概括而言，该项研究首先揭示了Drosha特异性识别pri-miRNA的关键序列和结构特性的分子机制，发现了新颖的PAZ结构域构象及其结合RNA的新模式，阐明了困扰研究领域多年的关键分子机制。此外，这项研究还提出了Drosha/DGCR8复合物存在不同的活性状态。当没有底物RNA时，Drosha的PAZ发卡状双螺旋占据了切割活性中心区域，阻碍Drosha与RNA的结合；而当识别pri-miRNA底物时，该螺旋发生构象变化，促进并稳定了底物的结合。研究人员认为，这是一种从自抑制状态到活化状态的转变，表明Drosha存在活性自调控机制，有益于在体内环境中识别正确底物进行切割。中国科学院生物物理研究索许瑞明研究员与清华大学生命科学院王宏伟教授为该论文的共同通讯作者，生物物理所金文星副研究员和清华大学王家博士为共同第一作者，工作的主要参与者还有生物物理所的刘超培副研究员。生物物理所章新政研究员、曹端方博士为研究工作提供了有价值的建议。该研究得到了生物物理所生物成像中心和清华大学冷冻电镜和高性能计算平台的大力支持，以及国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划，北京市自然科学基金以及中科院青年创新促进会资助。图注：Drosha/DGCR8复合物对底物pri-miRNA的特异性识别及精确切割的机制模型 文章链接：http://www-sciencedirect-com/science/article/pii/S1097276520301441

近日，Developmental Cell 杂志在线发表了题为Single-cell analysis of human retina identifies evolutionarily conserved and species-specific mechanisms controlling development 的研究论文。该工作通过对16个时间点的人胚胎视网膜和4个发育阶段的人视网膜类器官进行高通量单细胞测序，建立了人类视网膜发育的转录组数据库，阐述了视网膜在发育过程中各种细胞类型命运决定以及黄斑形成的分子调控机制，并通过跨物种分析，揭示了人与小鼠的视网膜在发育过程中的进化保守性以及物种特异性。视觉是人类获取外界信息的主要方式，其主要通过位于眼球后壁的视网膜将光信号转换为电信号，最后将信号通过视神经传递到大脑。人类视网膜中有一个灵长类特异的区域称为黄斑区，主要负责明视觉和色觉，任何累及黄斑区的病变都会导致非常明显的视力丧失。因此，了解人视网膜细胞组成及其发育的分子机制，解析黄斑发育的特征，对治疗先天性视网膜疾病至关重要。在该研究中，研究人员利用高通量单细胞转录组技术对人视网膜类器官、胚胎期到成体期的20个时间点的118555个单细胞进行了测序，分成了126个细胞亚群，并根据已知的细胞类型标记基因将这些亚群注释为11种细胞类型，并且描绘了视网膜细胞的发育轨迹。同时，利用不同发育阶段细胞类型的组成揭示了人视网膜主要细胞类型出现的先后顺序以及发生的具体时间。为了进一步探究视网膜细胞命运决定的基因表达调控网络，研究人员对每一种细胞类型及其相关的视网膜祖细胞进行了拟时间分析，并且找到了相关细胞类型命运决定的调控基因。此外，为了研究黄斑区域发育的特殊性，研究人员收集了人胚胎期20周和出生后8天的黄斑区和外周区的样品，通过分析区域差异基因，最终找到了10个与黄斑生成相关的基因，其中CYP26A1可以减低视黄酸的浓度，而低浓度的视黄酸可以促进类似黄斑区域的形成，通过原位杂交实验证明CYP26A1是在黄斑区的视网膜祖细胞和穆勒细胞中特异性地表达。另一个基因CTGF，是Hippo信号通路的下游靶基因，也在黄斑区的穆勒细胞中特异性地表达。虽然Hippo通路在早期黄斑区发育过程中的具体作用还有待研究，但是这些结果表明黄斑区特异的视网膜祖细胞以及穆勒胶质细胞对黄斑区的形成至关重要。该课题由中国科学院生物物理研究所王晓群团队、中国科学技术大学薛天团队和国际多家科研单位合作完成。王晓群和薛天，以及Seth Blackshaw、Brian Clark、Rod Bremner是本文的共同通讯作者。生物物理所博士生卢玉峰、中国科大博士生易文洋以及FionShiau为本文共同第一作者。工作的主要参与者还有生物物理所研究员何生、卓彦和副研究员左真涛。该研究得到科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金等资助。图：人视网膜祖细胞命运决定的基因调控网络和空间表达模式

近期，中国科学院生物物理研究所研究员李栋课题组、牛津大学教授Marco Fritzsche课题组和伦敦大学学院博士后Emad Moeendarbary课题组合作，在Nature Communications上，同期发表题为Astigmatic traction force microscopy (aTFM)和Two-dimensional TIRF-SIM-traction force microscopy (2D TIRF-SIM-TFM)的研究论文。研究人员提出了两种新型生物力显微成像方法：像散牵引力结构光照明超分辨显微镜（aTFM-SIM）和二维全反射结构光超分辨牵引力显微镜（2D TIRF-SIM-TFM），可对细胞生命活动过程中与周围环境的相互作用力进行二维或三维、高速、长时程、超分辨率观测，并利用这两种技术研究了大鼠嗜碱细胞白血病（RBL）细胞免疫激活和哺乳动物细胞迁移等过程中的作用力，以及其与细胞内微丝骨架动态形变的关联。生物力学（mechanobiology）是研究生命活动中相关力学特性的学科。细胞的生物力学特性与生命活动的一些功能相关，如肿瘤免疫过程、器官的衰老、皮肤和伤口愈合、血管形成、淋巴功能、骨骼、神经元和眼睛活动等生命过程。这些微观力学过程通常发生在亚微米、皮牛和亚秒尺度。牵引力显微镜（traction force microscopy）是最广泛应用于生物力学研究的技术之一，其利用弹性物质表面的荧光微球探针观测细胞和弹性物质互作过程中的微观作用力。然而，传统的牵引力显微镜受限于获取微球位移的精度和速度，只能以稀疏的荧光微球作为探针进行慢速的微米尺度二维观测，应用范围受限。针对传统牵引力显微镜只能二维观测的缺点，基于李栋课题组开发的三维结构光超分辨显微镜（3D-SIM）对荧光微球探针和生物样品进行超分辨观测，高精度确定荧光微球的三维位置，李栋和Marco Fritzsche团队合作，已开发完成第一代三维牵引力显微镜（3D-SIM-TFM，Nano Letters，2019, 19(7): 4427-4434）。由于3D-SIM-TFM通过多层扫描得到微球的三维位置坐标，三维生物力测量的速度依仍受限。针对该问题，研究团队提出基于柱透镜像散的力追踪显微成像方法aTFM-SIM（图1）。aTFM-SIM无需机械扫描仅单次曝光即可高精度追踪荧光微球探针的三维位置，从而计算出细胞表面三维作用力分布。aTFM-SIM的时间分辨率和轴向力追踪精度比3D-SIM-TFM分别提高5倍和10倍。研究团队进一步利用aTFM-SIM以高时、空和力精度观测了RBL细胞的免疫反应过程（图2），以及宫颈癌细胞（HeLa）的贴壁伸展过程。图1.aTFM-SIM生物力测量方法示意图图2.aTFM-SIM活细胞成像观测RBL细胞免疫反应过程中的生物力，及其与微丝动态形变的关联aTFM-SIM可有效研究微米尺度、秒量级和几十皮牛大小微观力学互作过程，但是生命活动过程中也存在大量更快速和更微小的微观力学作用，并且使用二维成像也能观测部分生命活动过程。为了进一步提升观测的时空精度，研究人员使用全反射结构光超分辨显微镜（TIRF-SIM）和牵引力显微镜相结合的方式，开发出2D-TIRF-SIM-TFM显微成像方法；利用粒子图像测速（PIV）算法取代传统的单颗粒追踪算法分析荧光微球探针的位移，可分析更密集的荧光微球探针，微球密度提升15~20倍，最终可有效探测几十纳米尺度、亚秒量级和皮牛大小的微观力学互作。和传统牵引力显微镜相比，2D-TIRF-SIM-TFM的空间和时间分辨率分别提升2倍和10倍以上。研究人员观测发现，2D-TIRF-SIM-TFM可有效解析原代鲑鱼角质细胞迁徙过程中的类旋涡状动态互作，而传统牵引力显微镜却不能（图3）。论文1（aTFM-SIM）的共同通讯作者为Emad Moeendarbary、李栋和Marco Fritzsche，生物物理所副研究员李迪、牛津大学博士后Huw Colin-York和博士生Liliana Barbieri、伦敦大学学院博士后Yousef Javanmardi为论文的共同第一作者，生物物理所博士后郭玉婷为论文第二作者。论文2（2D-TIRF-SIM-TFM）的共同通讯作者为李栋和Marco Fritzsche，牛津大学博士生Liliana Barbieri、博士后Huw Colin-York和博士后Kseniya Korobchevskaya为论文的共同第一作者，李迪为论文第二作者。研究工作得到国家自然科学基金委、科学技术部、中科院、中国博士后科学基金的资助。图3.原代鲑鱼角质细胞迁徙过程中的微小位移的观测结果，2D-TIRF-SIM能清晰观测到旋涡状的作用力产生过程论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-22376-w2020年热文精选1. 杯具了！满满一纸杯热咖啡中，满满的塑料微粒…2. 美英澳科学家《自然医学》再添力证：新冠病毒乃自然进化产物，或有两种起源…3. NEJM：间歇性禁食对健康、衰老和疾病的影响4. 一年内治愈失眠！研究发现：改善睡眠，你或许只需要一条沉重的毯子5. 哈佛新研究：仅12分钟的剧烈运动，能为健康带来巨大的代谢益处6. 第一项人类干预试验：在大自然里“摸爬滚打”28天，足以提高免疫力7. 垃圾食品是“真.垃圾”！它夺走了端粒长度，让人老得更快！8.Cell解谜：不睡觉真的会死！但致死的变化不是发生在大脑，而是肠道…9. 《自然通讯》超大规模研究：血液中铁的水平是健康与衰老的关键！10. 不可思议！科学家一夜之间逆转动物“永久性”脑损伤，还让老年大脑恢复了年轻态…

3月20日，国际期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）在线发表了中国科学院生物物理研究所柯莎（Sarah Perrett）研究组题为Kinetics of the conformational cycle of Hsp70 reveals the importance of the dynamic and heterogeneous nature of Hsp70 for its function 的研究论文。该论文报道了利用单分子荧光技术研究人源应激型Hsp70蛋白的构象动态及与辅分子伴侣Hsp40相互作用的动力学机制。Hsp70蛋白是分子伴侣系统的核心成员之一，参与细胞内蛋白质折叠、转运、降解等多种生理活动，对于维持细胞内蛋白质稳态平衡具有重要作用。Hsp70 包括核苷酸结合结构域和底物结合结构域，Hsp70通过核苷酸结合域将ATP水解为ADP，引发结构域之间的变构，实现对底物结合域的调控。Hsp70通常与辅分子伴侣Hsp40协同作用，Hsp40可提高Hsp70的ATP水解酶活性，促进功能循环和底物重折叠效率。此前结构生物学研究已解析了Hsp70在不同核苷酸结合态下的全长结构，然而对Hsp70结构域间的构象动态性，以及辅分子伴侣Hsp40引发Hsp70发生分子内及分子间构象变化的机制尚不清楚。本研究采用单分子FRET技术揭示了不同核苷酸结合态下，人源应激型Hsp70（hHsp70）的核苷酸结合域与底物结合域之间均具有构象多态性，同时发现辅分子伴侣Hsp40（Hdj1）可提高hHsp70在ATP结合态下发生结构域分离的构象比例，并诱导hHsp70分子间二聚化，从而激活hHsp70的ATP水解酶活性。通过进一步动力学研究，获得了Hdj1与hHsp70结合、引发hHsp70发生分子内变构、以及引发hHsp70二聚化组装的速率，提出了Hsp70-Hsp40参与ATP水解循环的多步动力学机制。该研究揭示了Hsp70分子动态性对其发挥功能具有重要作用，为进一步阐明序列和结构高度同源的不同种类Hsp70之间的差异及其与功能的关系提供了新的线索。生物物理所研究员柯莎为论文通讯作者，柯莎课题组副研究员吴思、清华大学副研究员洪柳、柯莎组博士生王宇清为论文的共同第一作者。该研究得到科技部、国家自然科学基金委项目等的资助。图示：单分子FRET技术揭示hHsp70构象动态及Hdj1引发hHsp70发生分子内变构和分子间组装的过程参考文献：Kinetics of the conformational cycle of Hsp70 reveals the importance of the dynamic and heterogeneous nature of Hsp70 for its functionDOI: 10.1073/pnas.1914376117