荷兰研究人员开发出发光硅锗合金纳米线

近日，荷兰埃因霍芬理工大学、德国耶拿大学和慕尼黑大学、奥地利林茨大学的研究人员联合开发出一种具有优异光电性能、能发光的锗和硅锗合金直接带隙半导体纳米线，将有望推动第一台硅基激光器的问世，引发硅技术的第二次革命——硅光子学，为与互补金属氧化物半导体技术兼容的硅基光子芯片发展铺平了道路。这项研究工作得到了欧盟“硅激光器”项目的资助，相关研究成果发表在《自然》上。

传统硅合金制备方法通过交替使用不同成分的原子层来改变原子势。该项研究中，研究人员采用交替进行锗和硅锗合金两种类型的原子堆叠方式，制备出六方晶格的直接带隙硅锗合金。目前为止，材料质量显著提高，研究人员已经实现了几乎可与磷化铟和砷化镓相媲美的光学性能，正在利用这种材料研制可集成到当前电子芯片中的硅基激光器，其有望于2020年研制成功。这将推动主流硅电子器件与光子器件紧密集成，为片上光通信和基于光谱学的平价化学传感器带来广阔的发展前景。（王立娜）

相关论文信息：https://doi.org/ 10.1038/d41586-020-00976-8

蛋白质逻辑门将细胞转变成“计算机”

近日，据《科学》报道，美国华盛顿大学医学院生物化学教授、蛋白质设计的领军人物David Baker领导的国际团队合成了具有分子逻辑门功能的人造蛋白质，该工具可用于设计基于蛋白质的控制系统，像计算机一样在分子水平上控制任意蛋白质之间的相互作用。该研究实现了从零开始设计复杂生物电路的关键一步，对未来的药物设计和合成生物学发展具有重要意义。

生物工程科学家曾尝试利用DNA、RNA 和修饰的天然蛋白质制造逻辑门，但效果都不是特别理想。此次，研究人员利用蛋白质从头设计技术，制造了以蛋白质为基础的双输入、三输入的与（AND）门、或（OR）门、与非（NAND）门、或非（NOR）门、异或（XOR）门等分子逻辑门。因为逻辑门设计成分是超稳定的蛋白质，不需要额外的细胞机械结构，蛋白质逻辑门不管在细胞内，还是在细胞外，都可以工作。该工具具有模块化程度高、稳定性好和功能性多等优点，具有广泛的生物学和医学应用前景。研究已证明招募免疫细胞可用于治疗癌症，但目前的CAR-T细胞疗法靶向实体瘤仍然具有挑战性，科学家认为这与T细胞衰竭有关。

研究者下一步将利用对疲惫信号做出反应的蛋白质逻辑门来延长CAR-T细胞的活性，从而提高免疫细胞疗法的安全性和耐用性。

（吴晓燕）

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/science.aay2790

化学工具控制细胞脂质浓度

脂质在人体中承担着多种功能，它们形成细胞膜、储存能量、传递细胞信号等，脂质过多也是疾病的重要生物标记。然而到目前为止，脂质分子在活细胞中的功能还没有弄清楚，这是因为缺乏有效的研究工具。

近日，据美国《国家科学院院刊》报道，德国马克斯·普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所和莱布尼兹分子药理学研究所等机构，合作开发了一种可以被光激活并影响动物细胞脂质浓度的化学工具，该工具可以帮助研究者解析细胞内不同脂质分子的作用。

每个细胞都会产生数千种脂质分子，但是现有方法几乎不可能研究活细胞中单个脂质的功能。对此，研究者开发了一种可以量化脂质—蛋白相互作用的结合常数和活细胞实验中天然脂质的跨膜—翻转速率的化学策略。

研究者以二酰基甘油为例，结合膜特异性光化学探针和数学模型，发现酰基链组成变化引起的脂质结构多样性决定了脂质—蛋白的亲和力和跨双分子层动力学。实际上，细微的化学差异会使这些值发生几个数量级的变化。而二酰基甘油结合蛋白的不同，又会导致下游磷酸化模式的不同，从而起到完全不同的作用。

这种方法是在亚细胞尺度上阐明单一脂质生物功能的通用方法。在糖尿病和高血压等疾病中，血液中存在很多具有指向性的脂质分子，医生可以利用这种方法准确地分析各种脂质在体内的作用，从而实现更加精准的诊断和治疗，这是以前不可能做到的。（吴晓燕)

相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.1912684117