动态共价化学与超分子化学的“边界”是什么?生命系统的精妙之处在于单一闭合化学体系中对多种(非)共价化学键的分级、精准、可逆、协同调控。因此，对多重动态化学系统的协调整合是探索仿生动态智能材料的化学基础，其中，如何利用基本化学理论和物理模型，例如热力学、动力学分析，对结构明的“双重动态合物”(double dynamcr)进行定量分析，解析构效关系，是寻找这个“边界”的物理有机化学手段。本报告聚焦动态共价二硫合物在超分子环境中的自适应协同性，围绕氨基酸的手性中心到二硫动态手性的多尺度跨空间传递效应，探索了利用手性超分子氢键组装调控聚二硫主链螺旋手性的可能性，并通过一系列温度依赖的动态分子光谱实验，在本动态化学体系中定性且定量评价了所谓“边界”的实质，利用基本物理有机化学的语言和模型，提供了双重动态化学体系中的“协同性”的合理性描述方法

除核酸与蛋白质之外，糖作为自然界中一类重要的生物分子，参与介导了许多生理与病理过程，然而如何在细胞原位精准探测糖介导的特异性化学修饰与生物识别仍极具挑战。报告人针对生物大分子糖动态修饰过程中三类关键调控因子-即负责糖基化修饰的糖基转移酶(Writer)、负责去糖基化修饰的糖苷酶(Eraser)和参与糖特异性识别的结合蛋白(Reader)，创制了基于“光致变色”和“振动发光”分子探针原理的化学标签技术，在亚细胞水平实现了生物大分子糖基化、去糖基化以及糖与结合蛋白特异性生物识别的原位、时空、动态可视化，为生物大分子糖动态修饰与生物识别提供了全新、普适的化学探测技术

Present in all kingdoms of life, ATP-binding cassette (ABC) transporters harness the energy of ATP-binding and hydrolysis to translocate a multitude of chemically diverse substrates across cellular membranes. Despite decades of studies and many available structures, the molecular mechanisms of most ABC transporters are still poorly defined.The ongoing revolution of cryo-EM has enabled novel approaches for obtaining deep insights into these highly dynamic membrane protein machines. Through our cryo-EM studies of several ABC transporters that perform different functions, we have uncovered how distinct tasks of substrate translocation are accomplished by the unique actions of these transporters. Importantly, our own research experience in the past decade is an excellent demonstration of how single-particle cryo-EM methodology and the mechanistic study of ABC transporters stimulate each other's development, thus emphasizing the extremely versatile nature and yet-to-be-realized potential of cryo-EM in biological research.

基于离子跨膜传输在生理、病理和药理学上的重要作用，人工离子传输体系的合成与研究引起了化学家们的极大兴趣，在模拟天然体系转运机制和功能的同时，也为相关疾病的诊断和治疗提供潜在的应用价值。我们利用轮烷分子机器模拟天然转运蛋白的结构和功能，实现高效、阳离子选择性跨膜运输，进一步引入偶氮苯光致异构基团，通过光调控轮烷梭动实现可逆 ON/OFF离子跨膜运输，在具备高效离子选择性的基础上，进一步实现了门控的离子传输，本报告将聚焦我们近期在轮烷分子机器跨膜传输等方面的工作做一个简要的汇报

CRISPR 相关转座酶(CRISPR-associated transposascs,CASTs)能被重编程定点整合长片段 DNA，可被部署为多重基因组编辑工具(Multiplc Chromosomal integration byCRISPR-associated transposascs,MUCICAT)我们在一株半透明假交替单胞菌基因组中挖掘到一个CAST同源基因编码簇，部署在大肠杆菌中的整合效率相比其他已知CAST都更高。该CAST无PAM好，容忍除4个核苷酸的种子序列外的间隔序列错配，并似能与它种MUCICAT正交使用，以各自的CRISPR阵列各自的负载DNA互不干扰地整合在大肠杆菌染色体上。MUCICAT已被应用于重组蛋白质生产与代谢工程。