2月24日，國際頂級學(xué)術(shù)期刊Nature刊發(fā)了崔勇教授團(tuán)隊及合作者的研究成果 “自支撐手性二維單層分子晶體” (Free-standing homochiral 2D monolayers by exfoliation of molecular crystals)。上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、變革性分子前沿科學(xué)中心和金屬基復(fù)合材料國家重點實驗室為第一完成單位，董金橋副教授為第一作者，重慶大學(xué)劉玲梅教授為共同第一作者，上海交通大學(xué)崔勇教授、英國布里斯托大學(xué)Anthony P. Davis教授以及沙特國王科技大學(xué)Yu Han教授為共同通訊作者。新加坡國立大學(xué)Jianwen Jiang教授和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)張群教授分別在分子動力學(xué)模擬和超快光譜實驗上提供了幫助。

自2004年石墨烯被報道以來，單層二維(2D)材料因其高縱橫比的片狀結(jié)構(gòu)，大比例暴露活性位和易加工等特點一直是化學(xué)、物理和材料等領(lǐng)域的研究前沿。從結(jié)構(gòu)上看，原子或分子間需要有強的共價鍵、離子鍵或配位鍵才能支撐起穩(wěn)定的二維結(jié)構(gòu)，而超分子化學(xué)中的弱作用力一直被認(rèn)為不足以支撐形成有序且穩(wěn)定的2D單層結(jié)構(gòu)。手性材料研究對推動催化科學(xué)、分離技術(shù)、光電子學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)展具有重要意義。在超分子層次缺少構(gòu)筑多級次表面微納結(jié)構(gòu)的方法和表征手段，嚴(yán)重制約了對材料中手性識別和傳遞的認(rèn)識和調(diào)控，因此探索單層手性2D分子材料的制備、結(jié)構(gòu)和性能是突破這一科學(xué)瓶頸的新途徑。

據(jù)此，研究人員提出剝離大環(huán)分子晶體策略，成功制備了自支撐手性2D單層分子材料，并清晰觀察到手性表面的微納結(jié)構(gòu)。將含豐富超分子作用位點的手性金屬-有機大環(huán)晶體（JACS, 2008, 130, 4582; JACS, 2017, 139, 1554）超聲剝離成具有超高橫縱比（2500:1）的單層手性2D納米片（圖1），通過球差校正透射電鏡首次觀察到結(jié)構(gòu)明確的金屬-有機大環(huán)超分子結(jié)構(gòu)，并證實了大環(huán)之間僅僅依靠弱作用力（CH-π/π-π鍵），不需要任何支撐體（圖2），就能夠以單層晶態(tài)形式穩(wěn)定存在（分子納米片，molecular nanosheet）。通過對糖類等重要分子的對映選擇性識別和檢測研究，揭示了活性位點、本征大環(huán)和微納結(jié)構(gòu)表面之間顯著的協(xié)同作用和協(xié)同效應(yīng)。

該研究將手性化學(xué)、超分子化學(xué)和2D材料三個前沿領(lǐng)域有機結(jié)合起來，證實了自支撐單層2D分子晶體的存在，明確了跨層次/跨尺度的手性表達(dá)過程，擴大了現(xiàn)有手性材料和2D材料體系，為更廣闊的研究和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

據(jù)廈門日報，中科院院士、廈大生命科學(xué)學(xué)院教授林圣彩團(tuán)隊和同學(xué)院鄧賢明教授團(tuán)隊合作，通過“釣魚竿”式的化學(xué)探針“釣”出了百年神藥二甲雙胍，發(fā)揮其神奇作用的蛋白——PEN2，這一歷時七年研究的成果發(fā)表在2月23日出版的國際頂級學(xué)術(shù)刊物Nature上。

這一研究發(fā)現(xiàn)了二甲雙胍延長壽命等神奇功效的潛在原因，和卡路里限制（俗稱“七分飽”），走的是同一條路線，同時能為二甲雙胍替代藥品的篩選提供潛在的靶點，從而在治療糖尿病和其他代謝性疾病方面產(chǎn)生更好的療效。

林圣彩院士團(tuán)隊長期致力于代謝穩(wěn)態(tài)和代謝疾病發(fā)生機制的研究，2014年起，他們對二甲雙胍產(chǎn)生了興趣。此次，林圣彩團(tuán)隊首先通過和廈大鄧賢明團(tuán)隊合作，后者突破了多個化學(xué)合成上的難題，合成了二甲雙胍的化學(xué)探針。這個探針的工作原理就像釣魚一樣，前端的“魚鉤”是二甲雙胍這個分子，后端的“釣竿”則是一個名為生物素的標(biāo)簽:當(dāng)前端的二甲雙胍分子碰到了它所結(jié)合的蛋白（即靶點）后，科學(xué)家就可以通過后端的標(biāo)簽，把二甲雙胍連同它的靶點一起“釣”上來，再通過質(zhì)譜等手段分析，就能知道二甲雙胍結(jié)合的靶點是什么。

這一成果可謂“七年磨一劍”——本文第一作者廈大2014級博士馬騰，共同第一作者田瀟和張保錠，都為此付出多年的努力——他們要從2000多個潛在靶點中找到一個真正的靶點，目前并沒有任何手段加以避免“假陽性”靶點，唯一的方法只能是不厭其煩地逐一篩選。

通過這種方法，科學(xué)家從細(xì)胞中“釣”出了2000多種可能和二甲雙胍結(jié)合的蛋白，并通過一系列的篩選、驗證，最終找到了一個名為PEN2的蛋白，能夠介導(dǎo)二甲雙胍對AMPK的激活。早前的研究顯示，二甲雙胍的諸多藥效正是通過激活A(yù)MPK蛋白質(zhì)激酶才得以實現(xiàn)。

當(dāng)科學(xué)家敲除PEN2后，發(fā)現(xiàn)此時的二甲雙胍不能激活A(yù)MPK，對降低脂肪肝、緩解高血糖、延長壽命等諸多效果也就不存在。這些后續(xù)實驗進(jìn)一步表明，PEN2就是二甲雙胍啟動溶酶體途徑激活A(yù)MPK的前提。也就是說，PEN2就是二甲雙胍的靶點。