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复旦大学中国研究院，复旦大学中国研究院院长

今日最新一期science更新了13篇research articles，其中有4篇论文来自中国学者，且均作为第一作者或通讯作者，研究领域多点开花！金属所发表1篇评论文章。

具体而言，其中有来自马普所饶梓元博士（第一作者），韦业博士（通讯作者）和dierk raabe教授合作利用机器学习实现的高熵合金发现！中国科学院金属研究所杨锐研究员、胡青苗研究员对此在science上发表最新评述文章。复旦大学徐彦辉教授通过结构分析揭示了染色质 rna 聚合酶 ii 介导的真核转录起始前起始复合物——介质组织的分子机制。麻省理工学院jiliang hu和jeff gore合作关于生态多样性和动态性的新兴阶段在微观世界中的映射的相关研究。最后，来自美国佛罗里达梅奥诊所神经科学部的shaowei（第一作者）与zhangyong-jie（通讯作者）和leonard petrucelli合作关于额颞叶痴呆和肌萎缩侧索硬化症 (ftd-als)病因方面的研究。接下来，让我们一探究竟！

part 1：高熵合金

合金设计是指以知识为导向的高性能材料开发方法。该战略是在青铜时代确立的，并且从那时起经历了进一步的发展。合金设计是开发能够推动技术进步的不同材料的基础。迄今为止，已经开发了数千种用于工程应用的金属合金。

今天，随着高熵合金 (hea) 的发展，已经达到了以相似分数使用多种元素的阶段。高熵合金是多种主要元素的固溶体，能够达到稀释材料所不能达到的成分和性能体系。然而，发现那些有价值的特性往往依赖于偶然性，因为仅凭热力学合金设计规则在高维成分空间中往往会失败。马普所的饶梓元博士（第一作者），韦业博士（通讯作者）和dierk raabe教授合作提出了一种主动学习策略，以非常稀疏的数据为基础，在实际上是无限的成分空间中加速设计高熵英瓦合金。本文的方法作为一个闭环工作，将机器学习与密度函数理论、热力学计算和实验相结合。在对数百万种可能的成分中的17种新合金进行处理和表征后，研究人员确定了两种高熵因瓦合金，其在300 k时的热膨胀系数极低，约为2×10-6/度开尔文。作者认为这是快速和自动发现具有最佳热、磁和电性能的高熵合金的合适途径。

来自中科院金属所的杨锐研究员、胡青苗研究员对此发表评述：微观结构由合金制造过程中的成分和加工因素决定——例如，热处理的温度和持续时间，以及材料的轧制或锻造。研究人员试图通过机器学习来寻找钢的成分和微观结构之间的联系，但尚未考虑加工对微观结构的影响。此外，微观结构与性能的关系仍然是为具有目标机械性能的合金构建更有效的机器学习搜索引擎的缺失环节。

由于许多参数之间的复杂交互，学习算法需要结合额外的细节以在搜索中更加通用和有效，这将使算法设计具有挑战性。此外，对于大多数应用，还需要找到一种能够满足多种性能要求的材料，例如同时具有柔韧性的良导体。这也将增加复杂性并使算法设计复杂化。尽管存在这些挑战，但研究人员在使用机器学习来寻找各种奇异材料方面取得了成功，随着实验数据集的积累、人工神经网络优化模型的发展，以及对构成加工微观结构和性能之间关系的物理原理的更好理解，一个通用的虚拟实验室有朝一日可能成为现实。

figure 1. 削减合金配方的猜想工作

part 2： 1核糖体结合的pic-mediator复合物的结构

真核细胞中转录活跃的基因的核心启动子的特点是具有两个侧翼核糖体的核糖体缺失区域，通常称为-1（上游最后一个）和 1（下游第一个）核糖体。rna聚合酶ii介导的真核生物转录始于核心启动子上预启动复合体（pic）的组装。 1核糖体在转录起始位点（tss）下游约40个碱基对的位置很好，通常被称为转录的障碍。与 1核糖体结合的pic-mediator结构显示，pic-mediator更倾向于与位于tss下游40个碱基对的t40n核糖体结合，并接触t50n核糖体，但不接触t70n核糖体。该核糖体通过结合tfiih亚单位p52和mediator亚单位med19和med26促进pic-mediator在启动子上的组织，可能有助于转录启动。pic-mediator表现出多种核糖体结合模式，支持 1核糖体在协调pic-mediator组装中的结构作用。本文的研究揭示了pic-mediator在染色质上组织的分子机制，并强调了 1核糖体在调控转录起始中的重要性。

part 3: 生态多样性和动态性的新兴阶段在微观世界中的映射

在自然界中，物种在复杂的群落中与无数其他物种存在并相互作用。从热带森林到肠道微生物组，生态群落承载着明显的高数量的共存物种。除了高度的生物多样性，群落还表现出一系列复杂的动态，在一个统一的框架下难以解释。利用细菌微生态系统，研究对理论进行了直接测试，预测简单的群落水平特征决定了群落的突发行为。随着物种数量或相互作用强度的增加，研究人员表明，微生物生态系统在三个不同的动态阶段之间过渡，从所有物种共存的稳定平衡到部分共存，再到出现物种丰度的持续波动，其顺序与理论预测的一致。在固定条件下，高生物多样性和波动相互加强。本文的结果证明了生态群落中可预测的多样性和动态的出现模式。

part 4: 两个ftd-als基因汇聚于内体途径，诱发tdp-43病理和变性

额颞叶痴呆和肌萎缩侧索硬化症 (ftd-als)具有共同的关键遗传学和病理学特征，但它们疾病生物学的不同已知方面之间的联系并不总是很清楚。研究人员发现tbk1在应对c9orf72聚(gly-ala)[poly(ga)]聚集时被磷酸化，并被封存在包裹体中，这导致tbk1的活性丧失，并促成了神经变性。当研究人员使用tbk1-r228h（arg 228→his）突变减少小鼠的tbk1活性时，poly(ga)诱导的表型被加剧。这些表型包括tar dna结合蛋白43（tdp-43）病理学的增加和poly(ga)阳性神经元中缺陷内体的积聚。抑制内体途径可诱导 tdp-43的聚集，这突出了该途径和tbk1活性在发病机制中的重要性。c9orf72、tbk1和tdp-43之间的相互作用将ftd-als的三个不同方面连接成一个连贯的途径。

来源：高分子科学前沿

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