光酶中形成C-N键的独特机制

由于氮杂环在小分子药物和农用化学品中无处不在，C-N键的形成对现代化学合成是不可或缺的。烯烃与未活化烯烃的氢胺化反应是构建这些键的原子经济策略。然而，当制备完全取代的碳立体中心时，这些反应很难使其不对称。

研究者报道了一种利用Baeyer-Villiger单加氧酶，制备2,2-二取代吡咯烷的光酶烯烃氢胺化反应。5轮蛋白质工程获得了一个突变体，提供了良好的产物收率和立体选择性。

与依赖于胺或烯烃氧化形成C-N键的相关光化学氢胺反应不同，这项研究利用了还原生成的苯基和氮孤对的空间相互作用。这种反键相互作用降低了自由基的氧化电位，使电子转移到黄素辅因子。实验表明，酶微环境对实现小分子催化中创新的C-N键形成机制而言是必不可少的。分子动力学模拟研究了酶活性位点的底物，进一步支持了这一假设。

这项工作是非自然生物催化中新兴机制的一个罕见例子，酶可以获得其单个组分所没有的机制。研究展示了利用蛋白质工程增强紧急机制的潜力，为化学合成中面临的挑战提供独特的机制解决方案。

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https://doi.org/10.1038/s41586-024-08138-w

分数量子霍尔效应中的激子

激子，即电子和空穴的库仑驱动束缚态，通常由整数电荷组成。然而，在受电荷分数化影响的双层系统中，存在一种有趣的层间激子形式，在携带分数电荷的组分之间发生配对。尽管对这些分数激子有许多理论预测，但它们的实验观察仍未被探索。

研究者报道了分数量子霍尔效应态中激子对的输运特征。通过探测这些激子的组成及其对潜在波函数的影响，他们发现了两种新的物质量子相。

其中一个可以被看作是总填充为1的激子凝聚的分数对应物；而另一个则涉及一种更不寻常的激子类型，它遵循非玻色子量子统计，挑战玻色子激子的标准模型。

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https://doi.org/10.1038/s41586-024-08274-3

快速、无标记检测胶质瘤浸润的基础模型

治疗胶质瘤的一个关键挑战是在手术中检测肿瘤浸润以实现安全的最大切除。不幸的是，大多数胶质瘤患者术后发现了残余肿瘤，导致早期复发并降低生存率。研究者提出了一种快速和准确检测新鲜、未经处理的手术组织中胶质瘤浸润的视觉基础模型——FastGlioma。

该模型可在快速、无标记的光学显微镜下，使用大规模自我监督（约400万张图像）进行预训练，并进行微调以输出一个标准化的评分。该评分表明在全片光学图像中肿瘤浸润程度。

在一项前瞻性、多中心、国际性弥漫性胶质瘤患者检测队列中，FastGlioma能够检测并量化肿瘤浸润程度，其在受试者工作特征曲线下的平均面积为92.1±0.9%。在一项头对头的前瞻性研究中，该模型在手术期间检测肿瘤浸润方面的表现，优于图像引导和荧光引导辅助手段。

该模型在不同的患者人口统计、医疗中心和弥漫性胶质瘤分子亚型中表现仍然很好。该模型在其他成人和儿童脑肿瘤诊断中显示出零样本泛化，表明这一基础模型有可能被用作指导脑肿瘤手术的通用辅助工具。这些发现表明了医学基础模型在释放人工智能到癌症患者护理中的变革潜力。

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https://doi.org/10.1038/s41586-024-08169-3

（冯维维编译）