BCEIA2023磁共振波谱学分会精彩预告：磁共振技术助力绿色健康生活
第二十届北京分析测试学术报告会暨展览会(BCEIA 2023) 将于2023年9月6-8日在北京 中国国际展览中心(顺义馆)召开。作为中国分析与生化技术交流与展示的“峰会”，BCEIA2023将营造浓郁的学术会展氛围，同期举办大会报告、分会报告、高峰论坛、同期会议、墙报展等精彩学术活动，面向世界科技最前沿，邀请国内外顶尖学者分享最具前瞻性的研究进展。自20世纪40年代以来，磁共振技术的持续发展对多学科的发展起到了巨大的推动作用，核磁共振(NMR)、电子顺磁共振(EPR/ESR)、磁共振成像(MRI)等技术和新应用不断推陈出新，在生命科学、环境、材料等多个学科发挥越来越重要的作用。2023年9月7-8日，BCEIA2023学术报告会——磁共振波谱学分会将在学术会议区E-303会议室举行，会议聚焦“磁共振技术助力绿色健康生活”主题，围绕生物磁共振技术与应用、小分子磁共振技术与应用、EPR技术与应用、磁共振成像、基于核磁共振的代谢组学研究等几个专题方向，邀请到20多位国内波谱领域资深科学家及青年才俊带来精彩报告。特邀报告人报告摘要Prof. Xia, Bin is from Peking University. He graduated from the Department of Biology of Peking University in 1989 with a bachelor's degree in physiology and biophysics. In 1997, he received PhD in biophysics from University of Wisconsin-Madison in the United States. From 1997 to 2001, he did postdoctoral research at The Scripps Research Institute, USA.In 2001, he was awarded professorship of The Cheung Kong Scholars Program, and became a joint professor at College of Chemistry and Molecular Engineering and School of Life Sciences of Peking University. In the same year, he was awarded the Outstanding Youth Fund from National Natural Science Foundation of China. In December 2002, he was appointed director and chief scientist of Beijing Nuclear Magnetic Resonance Center, a national large scientific instrument center established at Peking University, jointly funded by Ministry of Science and Technology, Ministry of Education, Chinese Academy of Sciences and Department of Health of The General Logistics Department of PLA .At present, he is also a member of the professional committee of magnetic spectroscopy of Chinese Physics Society, a member of the professional committee of molecular biophysics of the Chinese Biophysics Society, a member of the professional committee of nuclear magnetic resonance instruments of the Chinese Instrumentation Society, and member of the editorial boards of Journal of Biological Chemistry and Chinese Journal of Magnetic Resonance.Professor Xia's main research direction is to study the three-dimensional structures and interactions of proteins, using nuclear magnetic resonance (NMR) technology, combined with other structural biology, biochemistry and molecular cell biology research methods, in order to understand their structure and function relationship and reveal the molecular mechanisms of their biological functions. In the past decade, he has mainly focused on studying the structure and function relationships of transcriptional regulatory factors, and the molecular mechanisms of bacterial xenogeneic silencing and counter-silencing.专家简介夏斌，北京大学教授、博士生导师。1989年毕业于北京大学生物系，获生理学与生物物理学专业学士学位。1997年，获美国University of Wisconsin-Madison生物物理专业博士学位。1997年至2001年，在美国The Scripps Research Institute做博士后研究。2001年，被聘为教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，同时被聘为北京大学化学与分子工程学院博士生导师和北京大学生命科学学院博士生导师。同年，荣获国家自然科学基金委员会“杰出青年基金”。2002年12月，被任命为由国家科技部、国家教育部、中国科学院和总后卫生部共同出资，依托于北京大学建立的国家大型科学仪器中心“北京核磁共振中心”主任兼首席科学家。目前还担任中国物理学会波谱学专业委员会委员、中国生物物理学会分子生物物理专业委员会委员、中国仪器仪表学会核磁共振仪器专业委员会委员、《Journal of Biological Chemistry》及《波谱学杂志》杂志编委。夏斌教授主要研究方向是利用核磁共振（NMR）技术，结合其它结构生物学、生物化学及分子细胞生物学研究手段，研究蛋白质三维空间结构及相互作用，以期理解其结构与功能关系，揭示其生物学功能的分子机理。近十年来，主要研究转录调控因子选择性识别DNA的结构与功能关系，以及细菌外源基因沉默与抗沉默的分子机制。报告摘要Human metabonome contains thousands of metabolites with numerous functions, huge concentration range, diverse properties and matrices. Quantitative metabolomic analysis is essential for understanding the molecular aspects of mammalian biology, physiology, pathophysiology of various diseases. During last decades, metabolomics science has made huge progress in both technical and application areas. To achieve accurate quantitative metabolomic analysis, however, developing efficient novel analytical technologies remains to be one of the most urgent and extremely challenging tasks. NMR and MS are the dominant analytical tools. This presentation will deal with the requirements of quantitative metabonomics and strategies to fulfill such tasks followed with some recent methodological advances in NMR. We will also discuss the major challenges metabolomic analysis is facing and possible strategies to overcome such problems with some integrated multiple-omics results presented. We will report some important applications here专家简介唐惠儒，复旦大学特聘教授、国家杰青、“精准医学”及“前沿生物技术”国家重点研发计划项目首席科学家、英国皇家化学会会士。研究代谢物结构及代谢组学30余年，发表Nature、Nat Microbiol、PNAS等SCI论文210余篇，被引1.3万余次（h指数~64）。获批国内外发明专利多项。曾任英国BBSRC食品研究所及帝国理工学院医学部Senior Scientist、“中科院生物磁共振分析重点实验室”创建主任、科技部973等项目评审专家。现任中国生物物理学会代谢组学分会会长、中国生物化学与分子生物学会脂质与脂蛋白委员会常委、中国抗癌协会肿瘤代谢分会及中国营养学会基础营养分会常务理事、国际实验磁共振大会（ENC）执委，Metabolomics、Arch Pharm及《基础医学与临床》等编委，Nutrition Metabol及Phenomics等副主编。报告摘要19F NMR is a powerful technique to study the structure, dynamics and interactions of complex biological systems that are not accessible by conventional 13C, 15N or 1H spectroscopy. In the last ten years, 19F NMR has advanced significantly, both in terms of 19F labeling methods and applications. In this talk, I will demonstrate some examples of how 19F labeling can be used to probe biomacromolecular structure, interaction, dynamics, especially in living cells, which is a challenging task for other biophysical methods if not impossible.专家简介李从刚，中国科学院武汉精密测量科学与技术创新研究院（原武汉物理与数学研究所）研究员、国家杰青。1997年获武汉大学化学系学士学位；2007年获美国佛罗里达州立大学化学与生物化学系博士。2007-2011年在美国北卡罗莱纳大学（Chapel Hill）化学系从事博士后研究。目前主要从事生物大分子的核磁共振方法与应用研究，主要包括细胞内蛋白质的结构，动力学及相互作用的核磁共振方法研究及重要功能的生物大分子分子作用机理研究。报告摘要 泛素(Ub)在细胞信号传导的许多方面是不可或缺的。先前的研究得出结论，Ub折叠涉及三种状态，但未能提供折叠中间体的结构细节。在我的汇报中，我将展示点突变、磷酸化修饰以及C末端延伸对Ub毫秒动力学的各种影响，即Ub天然状态和新出现的另一种结构状态之间的相互转换。值得注意的是，凡是能促进Ub毫秒动态结构变化的突变也能够降低蛋白质的熔点，而能够抑制Ub动态变化的突变则能够提升蛋白的熔点。因此，天然状态与另一种结构状态之间互选转换的中间构象状态应该就是大家长期寻求的Ub折叠中间体，是否经过中间态决定了蛋白的稳定性。此外，我还将展示我们实验室最新筛选发现的去磷酸化泛素的酶。专家简介 唐淳，北京大学化学与分子工程学院博雅特聘教授，北京大学定量生物学中心和生命联合中心研究员，基金委杰出青年，科技部首席科学家、万人计划科技创新领军人才，以及美国霍华德休斯医学院国际青年科学家。2010-2020年任中国科学院武汉物理与数学研究所研究员，中科院生物磁共振分析重点实验室主任。唐淳实验室重点关注蛋白质及生物大分子的结构如何动态变化的，以及相对应的非平衡态能量景观，阐释蛋白质行使功能的内在原子分子机制，是国际上最早将顺磁核磁共振用于蛋白质构象可视化的实验室之一 观察和表征了存在比例不到1% 的蛋白质构象状态，捕获了蛋白之间的极弱相互作用，解析了结合常数仅为25 mM的蛋白复合体结构。实验室还发展了与单分子荧光、质谱交联等物理化学技术联用的整合方法，表征不同时间、空间尺度的生物大分子结构的级联动态变化。已发表论文80余篇，刊登在Nature、PNAS、JACS、Angew Chem等期刊，累计引用6000余次。报告摘要本报告将基于靶向BK通道beta4亚基胞外区与毒素肽MarTX及CTX突变体的NMR溶液结构，开展抗癫痫肽研制研究。报告将从结构-多肽活性-药物递送等阐述抗癫痫肽的设计与推广。专家简介2001.6博士毕业于中科院上海有机所，2001.8-2005.10，每个约翰霍普金斯大学医学院博士后，2005.10-2006.8 美国加州Salk Inst for Biological Studies 研究助理，2006.8中科院上海有机所研究员报告摘要Water is ubiquitous yet essential for the existence of known life forms. It is crucial both structurally and functionally for biomolecules, including proteins, nucleic acids, and membranes. Thus, understanding water dynamics and structure is an important topic in the biomolecular systems, as many essential biological processes take place with the aid of water. However, observing “bound” water molecules in such biosystems as well as site-specific chemical exchange between water molecules and specific proton sites in the biosystems is rather challenging, especially in the presence of strong 1H-1H dipolar interactions associated with the relatively rigid biosystems and because of the very high concentration of highly mobile “bulk” water molecules surrounding the biosystems. Here we report our recent development in solid-state MAS NMR techniques that allow us to directly detect the bound water molecules that are relatively stable over the NMR timescale (on the order of milliseconds) in an extensively hydrated lipid bilayer environment [1] and to characterize the site-specific chemical exchange between water molecules and specific proton sites in biosystems [2], an important parameter in the dynamic relationship between biomolecules and their surrounding environment. These new techniques provide an important tool for charactering the role of water in the structure and function of the biosystems.专家简介Riqiang Fu received his B.S. degree in Electrical Engineering from University of Science and Technology (USTC) of China in 1986 and his PhD degree in 1992 with Prof. Chaohui Ye at Wuhan Institute of Physics. Currently he is a Research Faculty III at National High Magnetic Field Lab, Tallahassee, Florida. He specializes in solid-state NMR methodology development and NMR applications in materials science (such as lithium ion battery materials) and biological systems (such as membrane proteins). He has authored/co-authored 200 peer reviewed papers, five of which were featured as Cover story in Journal of Magnetic Resonance (2005, 2012, and 2021) and in Journal of American Chemical Society (2014 and 2019).报告摘要RNA的结构和构象动态是其发挥正常生理功能和参与异常病理过程的关键基础。亨廷顿舞蹈症、渐冻症和脊髓小脑共济失调等是一类由短串联重复序列扩增引起的神经退行性疾病，其中RNA重复序列通过形成特殊的二级或三级结构参与病理过程，如RNA相分离和蛋白募集。因重复序列具有高度的结构多样性和构象动态性，液体核磁共振技术是研究这类特殊RNA的有力工具。本工作中，我们将报道亨廷顿舞蹈症和渐冻症中RNA重复序列的结构特点及其参与致病分子途径的结构基础。专家简介郭沛，中国科学院杭州医学研究所副研究员。2012年于华中师范大学化学系获学士学位，2016年于香港中文大学化学系获博士学位，2017至2019年在香港中文大学化学系从事博士后研究。聚焦于利用液体核磁共振技术和计算方法研究疾病相关核酸分子的结构和构象动态，以及基于结构信息指导的核酸分子生物功能和靶向治疗策略，在JACS、PNAS、STTT和NAR等期刊发表论文30余篇。报告摘要The application of highly thermostable DNA polymerases in polymerase chain reaction (PCR) has revolutionized modern molecular biology. With the rapid development of emerging technologies like synthetic biology, the demand for DNA polymerases with superior performance has increased significantly, especially for long-range DNA amplification. However, optimising long-range DNA amplification remains highly challenging. Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is a powerful technique used for protein structure and dynamics analysis, as well as protein evolution. It provides information at the atomic level of residues under catalytic conditions without requiring complete structural characterisation. Here, we employed NMR spectroscopy using a hairpin DNA substrate and a pair of specific nanobodies against the activity of DNA polymerase to identify the active hotspots of pfu DNA polymerase (Pfu). By utilising these hotspots, we revisited the effects of betaine and Triton X-100 on the pfu polymerase. Additionally, we identified an additional chemical compound, and a Thermococcus kodakaraensis protein, enhancing the performance of Pfu. Our results significantlty aiding the optimization of the reaction bufferes, and will facilitate further directed evolution of pfu DNA polymerase.专家简介禾立春 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员博导，研究方向为NMR指导酶与抗体的定向进化。先后于2018年获中国科学院、湖北省引才计划支持，2019年入选国家科技专家库，担任科技部面向2035大科学装置调研咨询专家。目前主持国家重点研发计划战略性国际科技创新合作重点专项课题、国家自然科学基金委项目及瑞士自然科学基金委的多个项目。在PNAS、Science Advances、Angew Chem.、The EMBO Journal等期刊发表多篇论文，担任湖北省晶体学会理事，Cell 旗下 The Innovation 青年编委。报告摘要合成气(CO/H2)主要来源于煤、天然气、页岩气和生物质等，是一种重要的化学化工转化平台，催化合成气直接转化制高附加值燃料和化学品是合理利用非石油碳资源的有效途径，也是解决石油枯竭危机和清洁能源发展的的一项核心技术。然而，由于催化过程的复杂性，目前仍然缺乏对其内在反应机制的全面和深入理解。本报告中，主要介绍通过先进的多核多维高分辨固体核磁共振技术，探究双功能催化体系中氧化物表界面的活性位结构、分布以及分子筛的酸性位、孔道结构等性质，以及与资源小分子活化、调控反应产物、产物选择性之间的内在关联，这对于深入理解反应机制具有重要的意义。专家简介侯广进，中科院大连化学物理研究所首席研究员，博士生导师，入选国家中组部高层次人才引进计划。2007年博士毕业于中国科学院武汉物理与数学研究所，2007至2011年先后在德国马普高分子研究所和美国特拉华大学从事博士后研究工作；2011年受聘于美国特拉华大学开展独立研究工作。2017年回国加入中科院大连化物所，任固体核磁共振及前沿应用研究组组长。目前主要从事固体核磁共振波谱学与催化化学相关的研究工作，发展固体NMR表征技术，并应用于多相催化、能源存储等体系的研究，已在Science, Chem. Rev., Nat. Catal., Chem, PNAS, JACS, Angrew. Chem.等学术期刊上发表论文140余篇。目前担任国际磁共振协会ISMAR学术委员会委员，中国物理学会波谱专业委员会委员，及Journal of Magnetic Resonance, Solid State Nuclear Magnetic Resonance, Magnetic Resonance Letters等期刊编委。报告摘要WRKY转录因子在与生物和非生物胁迫反应相关的各种植物信号通路中起着至关重要的作用。许多WRKY成员的转录活性由一类固有无序VQ蛋白调节。虽然已知VQ蛋白与WRKY蛋白DNA结合结构域（DBD）相互作用，也称为WRKY结构域，但缺乏有关VQ-WWRKY相互作用的结构信息，调节机制仍然未知。我们利用核磁共振方法研究了拟南芥WRKY33与其调节性VQ蛋白伴侣SIB1之间相互作用。我们发现了与WRKY33 DBD形成稳定复合物所需的SIB1最小序列，该序列不仅包括共识“FxxhVQxhTG”VQ基序，还包括其前一个区域。我们证明了WRKY33 DBD的βN链和延伸的βN-β1环形成了SIB1对接位点，并基于核磁共振顺磁弛豫增强突变数据建立了复合体的结构模型。基于该模型，我们进一步确定了SIB1的N末端区域中带正电荷的残基簇对于SIB1-WRKY33-DNA三元复合物的形成至关重要。这些结果为SIB1增强的WRKY33转录活性的机制提供了框架。专家简介胡蕴菲，2010年获北京大学生物化学与分子生物学博士学位，自2019年6月起在中国科学院精密测量科学与技术创新研究院任研究员，博士生导师，从事蛋白质动态/瞬态结构、相互作用和功能关系的液体NMR研究。报告摘要界面结构和演化是物质学科和生命学科的核心科学问题。固体核磁共振是研究界面化学重要方法之一。基于化学位移的核磁共振波谱测量，通常聚焦于分子尺度的化学键结构（0.1~1 nm）分析。然而很多材料和生命体的重要界面功能体现在介观尺度（1~100 nm），比如大分子的空间构象、多分子的组装排列等。如何进一步把核磁共振的视野从分子尺寸延伸到介观尺度，是核磁共振方法学的重要挑战。基于自旋的空间耦合重建的立体结构，能够获得分子构象和介观分布形貌的图像化特征。另一方面，界面的性质和功能与分子的动力学特征密切相关。界面分子动态行为受到界面配位键和分子间弱键作用的综合影响，各个分子链段的运动模式不一，机理解读十分困难。目前，针对界面体系的动力学机制研究尚处于定性认识的初级阶段。基于链段运动的多层级动力学定量方法，能够测定界面分子的弱键作用能，为阐明界面构效关系提供重要手段。本报告将以材料化学的界面研究为例——包括多孔材料、纳米晶材料等，介绍立体结构重建和多层级动力学测量的核磁共振方法学。专家简介上海交通大学转化医学研究院 长聘教授。2005年本科毕业于中国科学技术大学化学物理系，2010年在美国爱荷华州立大学获得博士学位，2010-2013年伯克利劳伦斯伯克利国家实验室博士后，2013-2014年西部数据HGST公司高级工程师，2014-2023浙江大学化学系 百人计划研究员。2023加入上海交通大学。孔学谦课题组发展了原创的核磁测量技术和分析方法，推动了固体核磁共振技术在化学、材料、生物医学等学科中的新应用。先后发表了Science，Nature, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Comm., Sci. Adv., Adv. Mater.等论文80多篇。著有《固体核磁共振原理》教材。担任国际“多孔介质磁共振会议”（Magnetic Resonance in Porous Media）大会主席，担任专业杂志《Magnetic Resonance Letters》的高级编委，受邀在Experimental NMR Conference等重要国际会议报告。获得了国家海外人才计划，基金委优秀青年基金，浙江省杰出青年基金等资助。报告摘要兼具金属中心和有机基元的新材料，如金属有机框架（MOFs）和有机无机杂化钙钛矿材料等，种类多样、功能各异，在能源、环境与化工催化等领域应用前景广阔。这些有机基元的结构与动态性质很可能密切关联甚至决定新材料的关键性能，但通常难以表征。精准表征其局域结构和框架动力学是建立MOFs动态构效关系的关键，为此亟需发展高分辨固体核磁技术在分子水平上辨析其精细结构、配体分布、动态响应等。我们发展、应用无需同位素富集的极高分辨与变温固体核磁共振（SSNMR）波谱方法，结合X射线衍射等手段，围绕基元的微观结构与动态性质，在分子尺度上表征其短程有序、长程有序和动力学特征，以深入理解结构及动态与功能的关联，指导新材料合成与应用开发。在这里，我们报告近期取得的一些进展，展现固体核磁谱学对复杂体系结构与动力学深入研究的独特优势功能。这为研究新材料结构与动态构效关系提供了无需同位素富集、灵敏度高、采集时间短、分辨率极高的普适方法。专家简介刘海铭，上海科技大学物质学院研究员。中国科学技术大学应用化学系学士，美国石溪大学博士，宾夕法尼亚大学博士后。曾任阿科玛美国公司资深科学家多年。2017年归国加入上科大物质学院，曾任分析测试中心科研主任。致力于发展高分辨固体核磁共振波谱方法，研究功能物质材料结构及动力学与效能关系。在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等学术期刊发表论文三十余篇，并合作发表技术专利数项。曾多年任美国东北分子筛协会和费城催化俱乐部理事，获美国西格马赛青年杰出科研奖、阿科玛首席执行官奖、上科大社会实践优秀导师和安全教学团队行稳致远奖等，获评《磁共振快报》优秀审稿人，入选浦东人才名人堂。报告摘要Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is a powerful and popular technique for probing the molecular structures, dynamics and chemical properties. However the conventional NMR spectroscopy is bottlenecked by its low sensitivity. Dynamic nuclear polarization (DNP) boosts NMR sensitivity by orders of magnitude and resolves this limitation. In liquid-state this revolutionizing technique has been restricted to a few specific non-biological model molecules in organic solvents. Here we show that the carbon polarization in small biological molecules, including carbohydrates and amino acids, can be enhanced sizably by in situ Overhauser DNP (ODNP) in water at room temperature and at high magnetic field. An observed connection between ODNP 13C enhancement factor and paramagnetic 13C NMR shift has led to the exploration of biologically relevant heterocyclic compound indole. The QM/MM MD simulation underscores the dynamics of intermolecular hydrogen bonds as the driving force for the scalar ODNP in a long-living radical-substrate complex. Our work reconciles results obtained by DNP spectroscopy, paramagnetic NMR and computational chemistry and provides new mechanistic insights into the high-field scalar ODNP.专家简介申请人长期从事固体核磁共振(SSNMR)特别是动态核极化增强固体核磁共振（DNP SSNMR）相关研究，围绕动态核极化增强核磁共振的技术方法开发，生物大分子体系上的深度应用和新型数据处理策略三个关键问题取得了一系列重要成果，在Nature Chemical Biology, Nature Communications, JACS, Angew. Chemie. Int. Ed.等高水平期刊上发表了一系列有影响力的文章，其中第一作者7篇，通讯作者3篇，累计发表SCI文章21篇，工作被磁共振波谱学，生物物理学，结构生物学，分子药理学，膜蛋白质科学等领域的同行广泛引用，并多次在不同领域的旗舰会议上作学术报告，首批培养的学生中已经涌现了德国化学会波谱分会Ernst奖获得者。报告摘要我们发展了一系列同时测定生物流体中的重要生物小分子如氨基酸和生物硫醇的19F-NMR方法，并能实现对D/L型氨基酸的同时定量分析。并对手性小分子中手性中心与手性19F报告基团间的柔性共价键长度和空间取向对于手性识别和定量的影响进行了系统分析。建立了在活细胞水平上实时测定GSH的含量和行为的19F-NMR方法。专家简介长期从事生物磁共振和蛋白质化学研究。在蛋白质修饰的化学选择性、顺磁探针的质量和顺磁效应的定量评价与应用方面做了大量工作，发展了一系列较为实用的蛋白质定点标记方法和应用于细胞内磁共振研究的顺磁探针。已在Acc Chem Res, Proc Natl Acad Sci USA, ACS Cent Sci和 Angew Chem Int Ed 等期刊发表论文 80 余篇。主要研究方向为蛋白质定点标记化学以及生物磁共振方法，研究细胞内蛋白质及生物大分子动态互作与结构行为。主要研究内容有：1）生物大分子定点（离体与细胞内）标记化学；2）原位环境下生物大分子动态结构与互作的高分辨磁共振研究方法；3）生物有机分析。报告摘要We report the suppression of diagonal signals in (H)N(H)(H)NH spectra through the use of untransferred signals (orphan spin operators) from cross polarization steps. In contrast to most diagonal suppression methods, there is no loss of sensitivity for cross-peaks at ultrafast MAS. For the proton-detected (H)N(H)(H)NH sequence, recorded with 55 kHz MAS, we observed approximately 50% suppression of diagonal signal after 1.08 ms mixing. A similar construction for CHHC spectra at 13 kHz MAS suppresses both the diagonal and cross-peaks, and simulations suggest proton assisted recoupling (PAR) is responsible. Alternatively, a combined PAR+CHHC spectrum can be recorded. We first demonstrated it in microcrystalline proteins and later demonstrate the methods to obtain structural information in membrane protein and amyloid fibrils.专家简介Dr Kai Xue is a senior scientist at Nanyang Technolgical university. He did his PhD in Technical University of Munich and post doctoral study in Max Planck Institute for Multidisciplinary Science. He’s specialized in NMR with biosolid applications. Recent interesting publications include:1.Xue, K. Tekwani Movellan, K. Andreas, L. B*., Orphan Spin Operator Diagonal Suppression. Journal of Magnetic Resonance Open 2022, 10-11.2.Xue, K. Sarkar, R. Tošner, Z. Reif, B*., Field and magic angle spinning frequency dependence of proton resonances in rotating solids. Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 2022, 130-131, 47-61.3.Xue, K*. Nimerovsky, E. Tekwani Movellan, K. A. Becker, S. Andreas, L. B*., Backbone Torsion Angle Determination Using Proton Detected Magic-Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance. The Journal of Physical Chemistry Letters 2021, 13 (1), 18-24.4.Xue, K*. Movellan, K. T. Zhang, X. C. Najbauer, E. E. Forster, M. C. Becker, S. Andreas, L. B*., Towards a Native Environment: Structure and Function of Membrane Proteins in Lipid Bilayers by NMR. Chemical Science 2021, 12 (43), 14332-14342. (back cover) 报告摘要电场诱导（Electric-field-induced）化学位移是一种基本的物理现象：外加电场影响了原子核周围的电子云分布，从而改变了电子云对外部磁场的屏蔽效应。1960年，A.D. Buckingham提出了一个沿用至今的公式。根据该公式，氢原子的EF诱导位移与外加电场在连接氢原子和重原子的化学键上的投影成正比。1995年，D.A. Case重新校准了氢原子的EF参数，直到今天仍被广泛使用。然而对于重原子的EF效应，目前并没有公式可以描述。在需要计算重原子的EF化学位移时，大家往往直接“借用”氢原子的相应公式。在这项工作中，我们利用DFT的计算结果，开发了一组新公式，能够很好地描述了氢原子和重原子的EF诱导化学位移。专家简介薛毅博士是清华大学生命科学学院助理教授和研究员。薛博士在1997年和2003年分别在清华大学物理系和生物科学与技术系获得学士和硕士学位，2009年在美国普渡大学化学系获得博士学位，随后在普渡大学、密歇根大学和杜克大学从事博士后研究，并于2016年入职清华大学。薛毅课题组主要运用液态核磁共振技术和计算生物学方法来研究非编码RNA和固有无序蛋白的结构和动态特性。报告摘要 在本报告中，我们展示了一种通过固体核磁共振谱学解析体相混合金属MOF中金属离子排列的方法。以混合金属MOF-74体系为例，我们通过鉴定和定量测量与金属离子相连的有机配体羧基的化学环境随金属含量的变化解析了所有八种可能的原子尺度上Mg/Ni或Mg/Co的排列方式。我们结合磁化率测量、键合途径分析和密度泛函理论计算确定了核磁峰与羧基化学环境之间的对应关系。我们的研究结果表明尽管使用液相一锅法合成的样品在毫米到亚微米的尺度上高度均一，但是原子尺度上的金属离子排列并不是随机的。与之相反，我们发现对于掺杂镍的MOF，六种原子尺度上的混合Mg/Ni金属排列中只有一种居于主导地位，而对于掺杂钴的MOF，钴和镁都倾向于和同种金属离子连接。这种非随机的原子尺度结构排列导致混合金属MOF的宏观性质发生变化，例如对一系列具有工业价值的气体(一氧化碳、二氧化碳、乙烷、乙烯、乙炔)的吸附出现明显增强。我们预计这种非破坏性的固体核磁研究手段能够被进一步用于分析其他体相混合金属MOF体系，从而推动对MOF和其衍生材料结构——性能关系的深入了解。专家简介 徐骏副教授于2004至2008年期间就读于北京大学化学与分子工程学院，获化学学士学位。2008至2014年期间就读于加拿大西安大略大学化学系，获无机化学博士学位。2014至2017年和2017至2018年期间分别于美国加利福尼亚大学伯克利分校和瑞士苏黎世联邦理工学院从事博士后研究。2018年9月入职南开大学材料科学与工程学院，现为天津市稀土材料与应用重点实验室固定成员。徐骏副教授长期从事以固体核磁共振技术研究无机及无机-有机杂化功能材料结构——性能关系的工作，已在Sci. Adv.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Chem.、Adv. Mater.等知名期刊上发表60余篇论文，主持国家自然科学基金2项，入选天津市人才计划2项，并荣获中华海外磁共振协会(OCMRS)“Jinshan Research Excellence Award”。报告摘要低温技术在电子顺磁共振波谱（EPR）研究中的优势主要包括以下四个方面：(1) 提高谱仪灵敏度；(2) 提高样品稳定性；(3) 减弱溶液样品极性溶剂的影响；(4) 延长样品的弛豫时间T1和T2，为脉冲顺磁自旋回波的检测提供条件。目前超低温EPR测试通常采用液氦冷却系统来实现，但受到全球氦气供应不足、气体价格不断上涨等因素的影响，低温系统运行成本高昂（一般消耗2L液氦/小时）难以长时间持续运行，致使许多低温实验无法完成。通过和国仪量子公司合作，自主研发并成功构建了干式变温单元，以氦气为循环气体，GM制冷机为冷源达到闭式循环制冷。该干式变温单元与国仪量子公司生产的X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪（EPR100）联用，可实现6 K～300 K 温度范围内的连续波和脉冲EPR 保持100小时以上稳定测试，并且运行成本仅为液氦冷却系统的五分之一左右。利用该低温系统，对样品Coal进行了不同温度的连续波EPR研究数据表明6 K时EPR信号的二次积分面积较293 K扩大了约42倍。利用电子自旋回波包络（ESEEM）法研究了6K低温下溶液中Cu2+配合物的结构，由所得频域谱解析出了Cu2+周围存在N原子核和H原子核。与X射线吸收精细结构谱（EXAFS,）法相比，ESEEM不需要拟合，可以直接给出原子种类等结构信息。在此基础上，搭建了低温低场核磁共振波谱仪（NMR），成功的表征了6K低温下的H的T1和T2弛豫时间，为分子马达的机理研究提高强有力的工具。这种新式的干式变温单元通过闭式循环基本不消耗氦气，极大地节约了氦气并降低了谱仪的运行成本，将会大大提高我国在相关领域的研究水平。专家简介杨海军，博士，高工，北京理化分析测试技术学会波谱分会理事长，清华大学分析中心有机分析平台负责人。1994年至2011年先后在清华大学化学工程系和化学系分获工学学士、理学硕士和理学博士。2014年11月至2015年12月在美国哈佛大学医学院访学。长期致力于开发顺磁共振新技术和展开其在探究有机反应机理方面的研究，并在国产磁共振仪器应用推广方面展开工作。2011年获得国家自然科学基金青年基金资助，多次获得“清华大学实验室创新基金”重点项目资助，2019年获得全国电子顺磁波谱会“徐元植顺磁共振波谱学奖”优秀青年奖等。主持并参与国自然科学基金项目7项，发表SCI收录论文100余篇，参与编写著作1部，已经授权专利9项。论文它引3100余次，H Index为33。报告摘要The details of the POPs formation mechanism on the molecular level are important for controlling POPs formations in industrial thermal processes. Identification of the intermediates, including organic free radicals, during the thermochemical reactions of precursors, such as chlorophenol, is required. In addition, metal compounds play a pivotal role in the catalytic formation of organic pollutants during thermal processes, contributing to critical emissions of organic pollutants such as the infamous dioxins from solid waste incineration processes, secondary metal smelting processes and steelmaking processes, and so on that rich in various metal oxides. We preciously distinguished the multiple organic free radical intermediates during the organic pollutants formation through in-situ detection of electron paramagnetic resonance spectrometry. The differences of organic free radical intermediate species, concentrations and foramtion mechanisms under the catalysis of different metal compounds were uncovered, which were verified mutually with the characteristics of final organic pollutants screened by time-of-flight mass spectrometry. CuO dominated dehydrogenation reactions of PCP to form pentachlorophenoxy radicals, and the poor stability of organic free radical intermediates on CuO surface made them readily be dimerized to high chlorinated organic pollutants. The specific high proportion of semiquinone radicals and oxygen-containing derivatives in ZnO system indicated that oxidation reactions were predominant. Differently, methyl substituted organic free radical intermediates and long-chain products including the polycyclic aromatic hydrocarbons of high rings were dominant in two polymorphs Al2O3 systems, which demonstrated that Al2O3 has significant advantages for catalyzing alkylation reactions. The consistent characteristics of organic free radical intermediates and final organic pollutants suggested an essential role of free radical intermediates on the organic pollutants formation.专家简介杨莉莉，中国科学院生态环境研究中心副研究员，围绕新环境持久性污染物，包括多氯萘、溴代二噁英、环境持久性自由基的污染特征与自由基机理展开工作，通过高分辨磁质谱与电子顺磁共振波谱等技术相结合，提升了对二噁英生成机理的传统认知，阐明了前体物生成二噁英的分子机理。以第一/通讯作者发表SCI或核心收录论文30余篇，包括在环境类期刊Environ. Sci. Technol.发表论文9篇。主持国家自然科学基金（NSFC）青年基金1项，担任Ecotoxicol. Environ. Saf.特刊客座编辑，Emerg. Contam.期刊特刊客座编辑，Environ. Res.期刊青年编委会成员。报告摘要磁共振波谱（MRS）已被广泛用于探测生物活体组织/器官中各种代谢物的信号。然而，常规生物活体MRS中的信号常常重叠严重，很难实现谱图中特定分子信号的分析和量化。在本报告中，我们将报道了一种新型的分子靶向磁共振成像/磁共振波谱（MRI / MRS）方法。该方法可以选择性地探测生物活体中一系列代谢物分子，包括谷氨酸、谷氨酰胺、伽马氨基丁酸、N-乙酰天冬氨酸等。该方法还可用于核磁共振波谱系统，对来自复杂混合物中特定分子或化学基团的信号进行选择性探测。专家简介姚叶锋2007年毕业于德国美因茨大学。2008年加入中国上海华东师范大学磁共振重点实验室。现为华东师范大学材料科学系教授、上海市磁共振重点实验室主任。他的主要研究兴趣新型磁共振系统和方法研发。在磁共振方法方面，他的研究主要聚焦于核自旋单态相关的方法及其在磁共振分子成像方面的应用。报告摘要G-四链体（G4）是由富含鸟嘌呤碱基的DNA或RNA序列片段折叠而成的独特拓扑结构，主要分布在原癌基因启动子、mRNA的非编码区以及端粒等，广泛参与各种重要的生物学进程。我们主要利用高场核磁共振原子级高分辨率揭示：溶液中G4与其它富G短链探针之间自发进行基于Hoogsteen碱基配对介导的新型核酸链置换反应，实现G4的重新组装，并解析出由一条靶标链和两条富G探针构成的异三聚G4结构，为设计靶向G4的新型富G核酸探针开辟了新思路，解决目前多为相同富G链自组装的不足，有利于获得更复杂、更多功能的全新DNA纳米组装结构。专家简介张钠，1989年毕业于南开大学化学系获得学士学位。1999年在美国杨柏翰大学化学系获得有机合成硕士学位。2005年获得美国康乃尔大学/斯隆凯特琳癌症研究中心结构生物学博士学位。2005年－2007年在美国哈佛大学医学院生物化学与分子药学系做博士后；2007年－2012年在美国哈佛大学医学院/麻州总医院做资深博士后研究助理。2012年3月加入中国科学院强磁场科学中心任副研究员；2013年4月任研究员至今。主要应用液体核磁共振(NMR)技术研究核酸结构生物学：包括DNA、RNA自身，以及核酸与相关蛋白或小分子配体（天然产物/药物/代谢产物）形成的复合物三维结构并表征其动态特性，以此解释静态/动态结构与生物功能的内在相关联系。以上报告内容由BCEIA2023组委会提供欢迎扫码报名参加BCEIA2023
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