2）高质子传导性、优化水管理 。 多孔COF离聚物的质子传导率略高于Nafion ， 其孔道结构和吸放水的能力既有利于抑制高功率密度下水淹现象的发生 ， 又可以在低湿度下助力燃料电池展现出较好的性能 。
3）缓解催化剂毒化作用 。 多孔COF纳米片产生的空间位阻作用显著降低了离聚物对Pt/C催化剂的过度包裹 ， 缓解了磺酸基和Pt之间的直接接触 ， 有助于暴露出更多的Pt活性位点 ， 增加了电化学活性表面积 ， 提高了催化剂的质量活性 。
【一周精读 | 北理工首次构筑燃料电池多孔离聚物；上科大合作研究成果揭示生物界中RNA加帽新机制】
图2：基于商用Pt/C催化剂的MEA的阴极Pt负载量和峰值功率密度与文献数值的比较
通过多孔离聚体的设计理念 ， 即在不牺牲质子传导性的条件下引入具有丰富介孔的刚性开发框架纳米片 ， 可大幅提升燃料电池的性能 。 在超低铂的含量下 ， 其功率密度达到了新的记录 ， 这意味着有望将产生1kW电的费用降低三分之一左右 。 此外 ， 美国能源部（DOE）设定的2025年的目标是将膜电极中铂族金属总含量降至0.1 g kW?1 。 使用多孔COF离聚物优化催化层的结构之后 ， 商业催化剂即可接近这个目标 。
COF良好的热稳定性、酸碱稳定性和结构可设计性也使其在高温燃料电池或碱性燃料电池中同样具有广阔的应用前景 。 多孔COF离聚物的设计策略对优化燃料电池催化层的ORR三相微环境具有里程碑的意义 。
上科大免疫化学研究所合作研究成果揭示生物界中RNA加帽新机制
10月4日 ， 国际知名学术期刊《细胞》（Cell）在线发表了上海科技大学免疫化学研究所特聘教授、清华大学教授、中科院院士饶子和 ， 上海科技大学免疫化学研究所副研究员高岩与清华大学教授娄智勇等团队合作的研究成果 ， 报道了在新冠病毒中发现的一种生物界中全新的RNA加帽途径 ， 以及核苷类抗病毒药物抑制该过程的分子机制 ， 并提出全新的“induce-and-lock”的药物设计策略 。 这是该团队在病毒转录复制机制的研究中 ， 继2020年、2021年在Science、Cell期刊上连续发表5项相关成果后的又一重要的系统性工作 。
“帽”（Cap）结构是细胞中广泛存在的一种RNA修饰 。 多个酶分子通过一系列复杂的催化过程 ， 在RNA 5’端前加入一个G核苷 ， 形成“帽核心”结构（cap core ， GpppN） ， 再由甲基转移酶对第一、第二、第三个核苷的不同位置进行甲基化 ， 最终形成Cap0、Cap1、Cap2结构（图1） 。 在高等生物细胞中 ， Cap1是最主要的帽结构形式 。
帽结构在细胞生命活动中发挥着关键功能 。 例如在高等生物细胞中 ， 帽结构可维持mRNA的稳定性 ， 防止核酸酶对mRNA的破坏 ， 并能通过帽结合蛋白（cap binding protein）参与mRNA与核糖体的识别 ， 调控蛋白质翻译的顺利进行 。 作为必须在宿主细胞中表现生命活性的病毒而言 ， 通过宿主或病毒自身编码的蛋白质对病毒mRNA进行加帽 ， 使得其结构与细胞中的帽结构完全相同 ， 能够在保证病毒蛋白质顺利翻译的同时 ， 还可使宿主将病毒mRNA“误认为”是宿主核酸分子 ， 从而逃逸宿主天然免疫的攻击 。
图1 帽（Cap）结构
病毒是一种相对简单的生命形式 ， 是生命科学研究的重要对象 。 许多重要的生物学概念和生物技术的发展都离不开对病毒的认识 ， 如RNA聚合酶和逆转录现象的发现、冷冻电镜技术发展、基因治疗载体技术等 ， 都源自于病毒研究 。 新冠病毒是目前已知RNA病毒中基因组最大的一种（约30 kb） ， 在其基因组RNA和mRNA的5’端也必须具备Cap1帽结构 。 在病毒学传统认知中 ， 冠状病毒核酸的“加帽过程”通过四步反应过程完成（图2 ， 左）：解旋酶（nsp13）将新生核酸5’端三磷酸末端水解掉一个磷酸基团 ， 生成二磷酸末端；聚合酶NiRAN结构域在二磷酸末端上加入一个GMP分子 ， 生成帽核心结构（GpppA）；nsp14蛋白的N7甲基转移酶结构域进行第一步甲基化 ， 形成Cap0结构（7MeGpppA）；nsp16蛋白的进行第二步甲基化 ， 形成成熟的Cap1结构（7MeGpppA2’-OMe） 。 其中 ， 聚合酶NiRAN结构域在第二步反应的核心功能 ， 以及nsp14蛋白催化第三步反应的结构基础 ， 是本工作团队2020年和2021年在Cell期刊上连续发表两篇论文揭示的 。
图2 新冠病毒RNA加帽的传统机制（左）和本工作发现的新机制（右）
围绕新冠病毒转录复制过程 ， 团队自新冠疫情发生后开展了系统研究 ， 先后阐明了“核心转录复制复合体”（C-RTC）、“延伸转录复制复合体”（E-RTC）、“加帽中间态转录复制复合体”和“Cap0转录复制复合体”的工作机制 。 在此基础上 ， 研究团队进一步深入探索了新冠病毒核酸加帽的机制 ， 发现新冠病毒能够利用其转录复制复合体中的单链核酸结合蛋白nsp9作为媒介 ， 介导全新的加帽过程（图2 ， 右） 。
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