新闻及香港科大故事
2021

新闻
科大及理大研究人员开发体外囊泡重组实验 为研究蛋白分泌转运途径的分子机制提供新见解
香港科技大学(科大)及香港理工大学(理大)研究人员开发了体外囊泡重组实验,并通过结合该实验途径及定量质谱分析,发现了囊泡中受特定因子调控被装入囊泡的特定货物蛋白,和介导囊泡运输的新的调控蛋白。该研究成果及实验途径,为进一步揭示分泌途径相关的分子机制提供了重要的新工具。
真核细胞的分泌转运途径是一个非常重要的过程。人体内的很多生长因子,荷尔蒙以及其他重要的因子都是通过分泌转运途径从细胞中分泌出来,从而履行它们的生理功能。另外很多新合成的蛋白必须通过分泌转运途径以被运输到特定的亚细胞目标位点才能行使其功能。在分泌转运途径中承载货物蛋白的运输工具是运输囊泡。就像日常生活中的物流及运输服务,货物蛋白是否能够被运输到正确的靶向位点,关键在于这些货物蛋白是否被准确分选到特定的运输囊泡中。若货物蛋白分选功能缺失,会导致细胞极性建立、免疫功能以及其他生理功能缺陷。
在分泌途径中,调控蛋白质分选的关键参与者包括Arf家族蛋白和货物适配蛋白(cargo adaptor)。 Arf家族蛋白有20多个成员并且分别定位在特定的亚细胞位点。它们在结合GDP的不活跃状态和结合GTP的活跃状态之间循环。结合GTP的Arf 蛋白将胞质中各种货物适配蛋白招募到细胞膜或特定细胞器的膜上,一旦被招募到膜上,这些货物适配蛋白就会识别货物蛋白上的分选信号序列,将货物蛋白包装进入囊泡,实现蛋白质的分选。
尽管我们了解了货物分选的基本步骤原理,但受特定Arf家族成员或特定的货物适配蛋白调控的货物蛋白谱在很大程度上仍未得到充分研究。另外,我们也需要系统的实验途径以发掘及鉴定被特定的Arf蛋白招募到膜上的胞质蛋白。
在本项研究中,科大生命科学部副教授郭玉松的团队利用体外囊泡重组实验重构了将货物蛋白包装进囊泡的过程,并且通过生化的方法分离了富集货物蛋白的囊泡。他们与理大姚钟平教授的研究团队合作,通过定量质谱分析分离的囊泡的蛋白质组学。该研究进一步系统地发现了依赖于GTP和囊泡膜结合的胞质蛋白,其中的一个重要胞质蛋白FAM84B与货物适配蛋白相互作用,并调节跨膜货物蛋白的运输。此外,该研究通过体外囊泡重组实验发现了依赖于GTP水解包装进囊泡的多个新型货物蛋白。

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科大研发宽禁带半导体氮化镓基互补型逻辑电路 拓宽氮化镓电子学的疆界
香港科技大学(科大)电子与计算机工程学系陈敬教授带领其团队,为方兴未艾的氮化镓(GaN)基电子学研究引入重要的新成员——互补型逻辑电路。相关技术的成功实现大幅拓展了相关研究领域的疆界,有望使氮化镓基电子器件及相关集成电路的功能与性能得到进一步提升,从而更具竞争力。
氮化镓基电子器件已历逾25年的研发,近年来亦开启了快速商业化的进程,并现身于如5G无线通信基站、移动设备的小型快速充电器、激光雷达等应用场景。在不久的将来,能够提供极高效率与功率密度的基于氮化镓的功率转换、电源管理系统有望被应用于诸多涌现中的新型应用,如数据中心、无人驾驶、电动汽车、无人机、机器人等。所有这些应用既相当耗电,又需要供电模块尽可能紧凑,这恰是氮化镓基功率电子产品相对于传统硅基半导体产品的优势所在。为了充分发掘氮化镓的潜能,获得更为智能、稳定、可靠的电源系统,学界与业界在过去十余年间一直在寻找、开发合适的技术平台以实现功率开关和各个外围功能模块的高度集成。其中,逻辑电路在为外围电路中广泛存在,并扮演重要角色。
占据当今半导体产业的统治地位硅基微电子与集成电路的经验表明,互补型逻辑电路是制备大规模集成电路的最优拓扑。“互补(C)”,意味着电路由两种具有相反控制逻辑的晶体管组成,一类拥有n型导电沟道,另一类则是p型沟道。因为主流硅基互补型电路中的晶体管栅极为金属(M)-氧化物(O)-半导体(S)结构,所以更广为人知的名称是“CMOS”。这样的拓扑可以带来诸多好处,其中最引人注目的是它极低的静态功耗。因为控制逻辑相反,所以在任何一个逻辑状态下,总有一类器件处于关断状态,从而有效阻断电流、显著降低功耗。然而,由于高性能p沟道氮化镓晶体管不易获得,与n沟道器件的集成亦困难重重,基于氮化镓的互补型逻辑电路的研发进展缓慢。