欢迎阅读最新一期的《Convergence》。虽然如今我们很难忽视全球范围内利用量子现象进行计算、传感、通信和其他重要应用的竞赛,但有些人可能不太注意加州大学圣塔芭芭拉分校在新兴量子领域的突出地位。自 2019 年该校被命名为美国国家科学基金会首个量子铸造厂以来,加州大学圣塔芭芭拉分校多个工程系和 STEM 系的教职员工一直在量子领域的许多领域处于领先地位。他们与加州大学圣塔芭芭拉分校以及世界各地的同事合作,特别是在材料科学、物理学和光子学领域,在理解和产生先进技术所需的量子现象方面取得了重要进展。文章“聚焦:加州大学圣塔芭芭拉分校成为量子殖民地”(第 18 页)是了解校园量子领域正在发生的事情的入门读物。鉴于加州大学圣塔芭芭拉分校长期以来在材料科学方面的实力——量子铸造厂选址于此的一个主要因素——这似乎是与材料与化学教授兼材料研究实验室主任 Ram Seshadri 进行教师问答的好时机。您会在第 16 页看到他对一系列材料相关主题的引人入胜、亲切的解读。本期还报道了(第 12 页)另一个主要新设施,即极端和特殊真菌、古菌和细菌生物铸造厂 (ExFAB)。这个最先进的实验室由 2200 万美元资助,由化学工程和生物工程教授 Michelle O'Malley 领导,是美国第一个专注于生活在极端和不寻常环境中的尚未开发和未探索的微生物的 NSF 生物铸造厂。近年来,太空科学蓬勃发展,机械工程学教授 Emily Dressaire 最近向国际空间站发送了一系列实验,旨在更好地了解呼吸窘迫综合征 (RDS) 的流体动力学,这是一种常与 Covid 19 相关的并发症。在第 10 页,阅读在接近零重力的条件下进行实验如何推动她的研究。您还将了解材料科学家 Jim Speck 获得的两个主要奖项(第 28 页),一个是 Vannevar Bush 教师奖学金,以继续他在与 LED 效率损失相关的一些鲜为人知的物理方面的开创性工作,另一个是 ARPA-E 奖,用于开发超高效的下一代电源开关。另一项 ARPA-E 奖授予了机械工程学助理教授 Yangying Zhu(第 30 页),她正在研究一种新的海水淡化方法,可以将该过程中消耗的能量减少一半。与往常一样,《新闻简报》(第 4 页)介绍了一系列有趣的简短内容,包括 Shellphish 团队参加 DARPA 网络安全挑战赛的后续报道。他们最近进入了决赛,并赢得了 200 万美元。希望您喜欢这期!
Machine learning prediction of enzyme optimum pH Japheth E. Gado, 1,2,3,4 Matthew Knotts, 4 Ada Y. Shaw, 4 Debora Marks, 4,5 Nicholas P. Gauthier, 4,6 Chris Sander, 4,5 Gregg T. Beckham 1,2,3* 1 Renewable Resources and Enabling Sciences Center, National Renewable Energy Laboratory, Golden, CO,美国2瓶财团,美国加利福尼亚州埃默里维尔的敏捷生物基础,美国4个系统生物学系,美国马萨诸塞州波士顿,哈佛医学院。5哈佛大学和麻省理工学院,美国马萨诸塞州剑桥市6数据科学系,达纳 - 法伯癌症研究所,美国马萨诸塞州波士顿 *通信:gregg.beckham@nrel.gov摘要pH和酶催化活性之间的关系,尤其是最佳pH(phopt),eNzyme ph(phopt)的关系至关重要。因此,预测PHOPT的计算方法将通过促进准确鉴定在特定pH水平上最佳起作用的酶,并阐明序列 - 功能功能关系,从而增强酶的发现和设计。在这项研究中,我们提出并评估了预测PHOPT,进行广泛的超参数优化以及培训11,000多个模型实例的各种机器学习方法。我们的结果表明,利用语言模型嵌入的模型在预测PHOPT时明显超过其他方法。我们提出了预测PHOPT的表现最好的模型Ephod,这使研究人员公开使用。从序列数据中,以ephod直接学习与PHOPT相关的结构和生物物理特征,包括残基与催化中心的接近度以及溶剂分子的可及性。总体而言,Ephod提出了PHOPT预测的有希望的进步,并有可能加快酶技术的发展。引言酶活性受反应环境的pH值的显着影响,通常由于催化失活和结构不稳定而超出特定pH范围的活性下降。1,2虽然大多数特征性的酶具有最佳的活性pH值(PHOPT)接近7.0的中性值,但某些酶在极度酸性或碱性条件下最佳起作用,酸性或碱性PHOPT值分别低至1.0或高达1.0或高至12.5。3–5在工业生物化学过程中,酶经常被使用或希望使用,远离其PHOPT,从而大大减少了活性。结果,人们对发现和工程酶具有增强的pH耐受性,以克服这些限制。
➢ NSF: A BioFoundry for Extreme & Exceptional Fungi, Archaea and Bacteria (Ex-FAB) (Senior personnel, 2024 – 2030) ➢ SERDP: Screening, Design, and Optimization of Novel Biocatalysts for C-F Bond Cleavage of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PI, $1,058,539, 2024 – 2028, Project No.:ER23-0225)➢NSF-ECS:CAS:对生物核酸化 - 氯氟烷基物质的机械理解(PI,600,000美元,2024 - 2024 - 2027年,奖励号,奖励>:2404351)➢USEPA:可伸缩的催化和辅助技术,用于有效的氢氟碳破坏(Co-Pi,PI:Fudong Liu:Fudong Liu,UC,UC,Riverside,Riverside,2024 - 2029)➢使用PA:使用PFA与PFA相关的PFA和MITAGE-PFAS的污水处理和污水处理(Co co efflus-efflus-files in Co efflus-efflus in Co.-pie co offlus-fipi efflus offlus ofsove( pi:韦伊郑,伊利诺伊大学乌尔巴纳 - 香槟分校,2024年至2027年)➢USDA:囊泡相关的抗生素耐药性基因:对农业水重复使用抗生素抗生素抗生素细菌的命运,转移和贡献:2024-67019-42681)➢USEPA:一项多层研究,旨在建立可归因于市政废水和生物固体的地表水中AMR的风险评估框架(Co-Pi,PI:pi:xu li:xu li,内布拉斯加州大学,内布拉斯加州大学,2024 - 2027年的tracker tracser crockerterperter, “永远的化学品”的生物催化降解(Co-Pi,Pi:Chao Zhou,Geosyntec,奖励号24C0020,2024-2025)➢USDA-NIFA-AFRI:使用多层生物炭的抛光技术来缓解灌溉农业中的抗菌抗药性2023-68015-39269,2023-2027)➢SERDP:使用基于活性的基于活性的基于活性的PFA前体和PFA的生物转化速率估计,PFAS前体和PFAS序列化的生物量序列化估计估计微生物生物量(co-pi,abl)(co-pi:jacob chuy&jaley chuy&jaley&jaley&jaley&jaley&jaley&jaley, ER23-3796,2023-2025)➢SERDP:使用原位缩影评估AFFF的地下水中的多氟烷基物质转化(Co-Pi,Pi:John Xiong:John Xiong,Haley&Aldrich,Inc.在AFFF IMPACT的土壤和地下水中,有毒性的氧化过渡区。(Co-Pi,Pi:D。Wang,ER23-3620,2023-2027)➢NSF:Erase-PFAS:具有高度极化的氧化还原环境的可调真空 - 硫化物辐射系统,用于处理per和多氟烷基物质。(Co-Pi,Pi:H。Liu,奖励编号:2131745,2022-2024)➢NSF-Career:在非抗生素微量造影剂暴露下对抗生素抗性的加速出现和传播的系统理解。(PI,奖励编号:2045658,2021-2026)➢NIEHS:协同物质 - 微生物界面的更快,更深和耐耐空气的还原性去呼其相。(Lead Pi,Pi:C。Liu,奖励编号:R01ES032668,2021-2025)➢USDA-NIFA:农业环境中人为引起人为诱导的抗菌抗性的风险。(Co-Pi,Pi:Ashworth,赠款编号:2021-68015-33505,2020-2024)➢SERDP:还原性脱氟化微生物的识别,表征和应用。
