国家自然科学基金委员会基础科学中心项目——地磁场与生命----成果介绍

成果介绍

李建利|姜丽伟等-SNA&TIM等：高灵敏宽量程原子磁强计研究及其在亚磁-地磁场精确模拟中的应用

发展高灵敏度、高分辨率的磁场测量与模拟系统，实现对环境磁场的实时监测、稳定控制，成为推动相关领域精密测量水平提升的核心关键技术之一。北京航空航天大学大科学装置研究院自主研发了高灵敏宽量程原子磁强计，成功构建了磁场精确模拟与稳定控制系统。该系统以量子精密测量原理为基础，利用原子自旋对磁场的极端敏感性，实现了对外界波动的pT级磁场实时监测；结合高性能三轴线圈系统与数字反馈控制算法，能够实现从低于地球磁场六个数量级的“亚磁环境”（~0.01 nT）到“地磁环境”（~ 50 μT）之间磁场的精确模拟。该研究实现了从... 地球磁场诞生于大约40亿年前，地球上的一切生命、物质皆依存于此。在探索物质演化、生物和化学反应磁效应等过程中，磁场的稳定性与可控性是保证精密实验的基石。然而，自然界存在的背景磁噪声、空间磁干扰以及地磁场长期漂移问题，往往对精密实验构成极大破坏，导致微弱信号被淹没，磁场条件一致性难以保障，实验结果的置信度和可重复性面临显著挑战。因此，发展高灵敏度、高分辨率的磁场测量与模拟系统，实现对环境磁场的实时监测、稳定控制，成为推动相关领域精密测量水平提升的核心关键技术之一。为应对这一挑战，...

2026-01-22
赵明晓等-Briefings in Bioinformatics：深度解析蛋白质N-磷酸化修饰的功能及序列模式规律

蛋白质 N-磷酸化是蛋白质磷酸化修饰的主要形式之一，在原核生物和真核生物中均有广泛发现。然而，关于其功能意义、序列模式和结构特征方面仍存在显著空白。本文通过对实验验证的大规模 N-磷酸化数据集进行综合的功能、序列和结构分析，发现蛋白质 N-磷酸化广泛参与多种生物过程，并与人类疾病（尤其是癌症）密切相关。并且，在真核生物中 N-磷酸化和 O-磷酸化之间的高序列模式保守性为通过 O-磷酸化的角度研究 N-磷酸化提供了新的研究视角。此外，结构-序列模式分析表明，修饰位点的相对溶剂可及性比其他结构-序列描述符更能为磷酸化... 蛋白质 N-磷酸化是蛋白质磷酸化修饰的主要形式之一，在原核生物和真核生物中均有广泛发现。然而，关于其功能意义、序列模式和结构特征方面仍存在显著空白。本文通过对实验验证的大规模 N-磷酸化数据集进行综合的功能、序列和结构分析，发现蛋白质 N-磷酸化广泛参与多种生物过程，并与人类疾病（尤其是癌症）密切相关。并且，在真核生物中 N-磷酸化和 O-磷酸化之间的高序列模式保守性为通过 O-磷酸化的角度研究 N-磷酸化提供了新的研究视角。此外，结构-序列模式分析表明，修饰位点的相对溶剂可及性比其他结构-序列描述符更能为磷酸化...

2026-01-21
高涛涛|李福来等-生命的化学：亚磁场生物学效应的功能开发应用潜力

目前关于亚磁场的研究主要集中在其生物学效应及风险评估，而基于生物学效应的功能开发与应用研究则相对较少。本文综述了亚磁场生物学效应在作物育种和育苗、改善抗生素耐药性、生物材料合成、疾病辅助治疗以及食品保鲜及贮藏等领域的应用潜力，并总结与展望了其所面临的问题及未来发展方向，以期为基于亚磁场生物学效应的功能开发提供参考。近年来，亚磁场的生物学效应引起了广泛关注。大量研究表明，亚磁场的生物学效应在细胞到个体的不同水平普遍存在，涵盖了从分子表达到行为反应的多个层次和方面。基于亚磁场生物学效应的广泛性，对亚磁生物学效应进行功能开发也显示出重要的潜在应用价值。然而，目前关于亚磁场的研究主要集中在其生物学效应及风险评估，而基于生物学效应的功能开发与应用研究则相对较少。本文综述了亚磁场生物学效应在作物育种和育苗、改善抗生素耐药性、生物材料合成、疾病辅助治疗以及食品保鲜及贮藏等领域的应用潜力，并总结与展望了其所面临的问题...

2026-01-21
武倩|黄碧玲等-BMC Chem：远古海洋金属离子对核苷磷酸化的调控作用

近日，宁波大学的硕士生武倩、黄碧玲副研究员以及赵玉芬研究员等探究了金属离子对核苷酸形成的影响，不仅有助于阐明其在化学进化中的角色，也为富含金属的热液环境作为生命起源场所提供了重要实证支持。本研究的关键突破在于实现了ATP和寡核苷酸pApA的前生物合成。ATP在生命活动中扮演着物质转化、信号传导和能量货币的多重角色，而pApA作为RNA分子，同时具备遗传信息传递和酶催化功能，说明干湿循环可以产生生命起源的核心物质基础。生命起源作为科学界的核心谜题，其关键在于核苷酸在复杂前生物环境中的形成过程。早期地球的热液环境（特别是深海热液喷口）因具备化学梯度、干湿循环及丰富金属离子等条件，为这一过程提供了动态且异质的可能场所。进一步探究以Fe²⁺为代表的、在远古缺氧海洋中富集的金属离子在其中的作用，不仅有助于揭示早期化学演化的可能路径，也为理解从非生命系统向原始生命系统跨越的关键机制提供了重要线索。近日，宁波大学的硕士生武倩、黄碧玲副研究员以及赵玉芬研究员等探究了金属离子对核苷酸形成的影响，不仅有助于阐明其在化...

2026-01-21
金凯旭|傅松森等-AC：建立基于核磁弛豫的Fe(II)和Fe(III)的定量方法

低场核磁共振弛豫法因其简单、快速和非破坏性而被用于溶液中顺磁性金属离子的定量检测，包括对铁离子的检测。然而，当前方法面临限制。本研究利用了Fe(II)和Fe(III)的独特氧化还原特性，在顺磁性基质中实现了铁离子的选择性定量，通过筛选特定的pH条件、反应时间、氧化剂和还原剂，控制氧化还原反应来切换铁离子的氧化态，同时保持其他顺磁金属离子PMIs的价态不变，将氧化还原反应前后弛豫率（ΔT2-1）的变化与铁浓度相关联，从而实现在顺磁干扰下的Fe2+和Fe3+的定量检测。铁是地壳中第四大丰富的元素，对所有生物都不可或缺，铁元素主要经历二价铁（Fe(II)）和三价铁（Fe(III)）之间的氧化还原转换，这与许多领域密切相关，包括生物地球化学、环境化学和人类健康。在自然界中，铁的氧化还原过程在许多情况下都至关重要，包括生命的演化、各种元素（如碳、氮和硫）的生物地球化学循环、有机物的转化、其他金属的迁移、微生物能量获取和生物体氧化应激等。在实际应用中，这种氧化还原转换在废水处理、催化、光动力疗法和传感器技术中提供了相当大的实用性。此外，Fe(II)/Fe(III)的比例可以直接影响物质的化学...

2026-01-21
傅松森等-NAR：全球首个综合性化学蛋白组学探针数据库Chem(Pro)²

大多数FDA批准的药物是非共价药物，光亲和探针可以表征化合物-蛋白质的可逆相互作用，因此在近些年得到了广泛关注并取得了显著进展。在此背景下，团队建立了Chem(Pro)2的数据库，该数据库系统地收集了CPPs在人类细胞中的化学蛋白组学数据。目前，数据库涵盖了603种CPPs（其中133种共价探针，470种光亲和探针）、1,016种CPPs的竞争剂以及人类基因组中的14,250个标记蛋白（包括4,649个酶、1,357个通道/转运蛋白和225个GPCR等）。所收集的数据涉及来自22个健康和疾病器官的118种活细胞类型（如HEK293T、HCT-116、PaTu-8988t、MDA-MB-231和... 化学蛋白组学探针（ChemoproteomicProbes, CPPs）是一种强大的分子工具，已成功应用于医药开发的多个领域，包括鉴定药物的脱靶靶点、早期药物发现中的先导化合物筛选，以及优化已知先导化合物的功效和特异性。然而，CPPs的设计仍然面临着巨大的挑战，而基于大量探针数据进行综合分析将会提供重要的帮助。此外，收集CPPs的大数据对于促进基于人工智能的分子间相互作用模式学习以发现创新靶点和药物至关重要。目前，已经有多种数据库提供化合物与蛋白质之间的相互作用信息，包括BindingDB、ChEMBL、CovPDB、GtoPdb、KLIFS、ChemicalProbe...

2026-01-21

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