核受體結合SET域蛋白（NSD）家族的組蛋白甲基轉移酶，包括NSD1，NSD2和NSD3，在染色質調節中起著關鍵作用，並參與致癌作用。NSD酶表現出自抑制狀態，可通過與核小體結合而解除，從而使組蛋白H3在Lys36（H3K36）處二甲基化。但是，這種機制基礎的分子基礎在很大程度上尚不清楚。
2020年12月23日，北京師範大學王佔新、紀念斯隆·凱特琳癌症中心Dinshaw J. Patel和史丹福大學Or Gozani（南方科技大學為第一單位）共同通訊在Nature 在線發表題為「Molecular basis of nucleosomal H3K36 methylation by NSD methyltransferases」的研究論文，該研究解決了與單核小體結合的NSD2和NSD3的冷凍電子顯微鏡結構。
該研究發現，NSD2和NSD3與單核小體的結合會導致接頭區域附近的DNA脫開，這有助於在組蛋白八聚體和DNA的未包裹片段之間插入催化核心。NSD2或NSD3與核小體之間的DNA和組蛋白特異性接觸網絡精確地定義了酶在核小體上的位置，這說明了甲基化對H3K36的特異性。NSD2和NSD3中一些與癌症相關的復發性突變會改變NSD蛋白和核小體之間的分子間接觸。包含這些突變的NSD在體外和細胞中都具有催化活性，其異位表達促進癌細胞的增殖和異種移植腫瘤的生長。總之，該研究為NSD2和NSD3基於核小體的識別和組蛋白修飾機制提供了分子洞察力，這可能會導致NSD家族蛋白質治療靶向的策略。
另外，2020年4月29日，南方科技大學郭紅衛團隊在Nature 在線發表題為「Plant 22-nt siRNAs mediate translational repression and stress adaptation」的研究論文，該研究報告鑑定和表徵一組由植物中的DICER-LIKE 2（DCL2）蛋白產生的內源性22個核苷酸的siRNA。當胞質RNA衰變和DCL4不足時，由此形成的22個核苷酸的siRNA的大量積累會引起多效性生長障礙，包括嚴重的侏儒症，分生組織缺陷和色素沉著。因此，該研究揭示了22個核苷酸的siRNA的獨特特性，並揭示了它們在植物適應環境脅迫中的重要性（點擊閱讀）。
2020年4月30日，南方科技大學劉瑋書及麻省理工學院陳剛共同通訊在Science 在線發表題為「Giant thermopower of ionic gelatin near room temperature」的研究論文，該研究利用協同熱擴散和熱電流效應，在柔性，準固態離子熱電材料中證明了17.0 mV K-1的巨大正熱功率。離子熱電材料是一種明膠基質，由離子提供劑調節以實現熱擴散作用，並通過氧化還原對進行調節。一種概念驗證型可穿戴設備，該設備由25個單極元件組成，這些元件在2 V的電壓下產生，並利用人體熱量產生5μW的峰值功率。該工作以離子為能量載體實現熱到電的轉換，為物聯網體系中傳感器及電子設備實現所需電能自供給提供了一種選擇（點擊閱讀）。
2020年5月26日，深圳第三人民醫院，南方科技大學，清華大學，廣州醫科大學等多機構強力合作，張政，王新泉及張林琦共同通訊在Nature在線發表題為「Human neutralizing antibodies elicited by SARS-CoV-2 infection」的研究論文，該研究報告了來自8個SARS-CoV-2感染個體的單個B細胞的206 RBD特異性單克隆抗體的分離和表徵。
該研究鑑定出具有有效抗SARS-CoV-2中和活性的抗體，該抗體與ACE2的RBD結合競爭能力相關。出人意料的是，儘管發現了抗SARS-CoV-2抗體與其三聚體刺突蛋白有實質性的交叉反應性，但它們均未與SARS-CoV或MERS-CoV RBD發生交叉反應。與RBD結合的抗體的晶體結構分析顯示，位阻可抑制病毒與ACE2的結合，從而阻止病毒進入。這些發現表明抗RBD抗體是病毒物種特異性抑制劑。此處鑑定的抗體可能是SARS-CoV-2臨床幹預措施開發的候選抗體（點擊閱讀）。
2020年5月27日，北京大學劉開輝研究員、王恩哥院士與南方科技大學俞大鵬院士、韓國蔚山科學技術院丁峰教授共同通訊在Nature 在線發表題為「Seeded growth of large single-crystal copper foils with high-index facets」的研究論文，該研究在高指數單晶銅箔製造方向上取得重要進展。該研究創造性提出晶體表界面調控的「變異和遺傳」生長機制，在國際上首次實現種類最全、尺寸最大的高指數晶面單晶銅箔庫的製造。總之，該項研究成果首次實現了世界上最大尺寸、晶面指數最全的單晶銅箔庫的可控制備，在單晶金屬研究、二維材料生長、表界面催化、低損耗電學傳輸、高頻電路板、高散熱器件等領域具有開拓性意義（點擊閱讀）。
基因組DNA纏繞在組蛋白八聚體（H2A, H2B, H3和 H4）上形成核小體，核小體再進一步逐級摺疊壓縮組裝成染色質。組蛋白賴氨酸甲基轉移酶通過催化轉移甲基基團到組蛋白H3和H4末端特定的賴氨酸側鏈上，形成組蛋白甲基化標記，從而影響基因轉錄、DNA複製和DNA修復等過程，對維持染色質穩定和基因表達調控具有重要作用。組蛋白甲基轉移酶已被報導和多種癌症、疾病等發生密切相關，它們被作為治療靶點的潛力無限。
NSD家族蛋白是組蛋白H3第36位賴氨酸（H3K36）特異的甲基轉移酶，有NSD1、NSD2 (MMSET/WHSC1) 和NSD3 (WHSC1L1) 三個成員。它們雖序列上同源，但功能上並不冗餘，NSD1或NSD2基因敲除均會導致小鼠死亡。NSD家族蛋白過表達或者突變與多種癌症發生密切相關。例如多發性骨髓瘤（MM），是影響著全世界成千上萬病人以及病人家庭的惡性血液腫瘤。在多發性骨髓瘤病人中，有15-20%是由於NSD2的異常過表達所導致。
急性淋巴細胞白血病（ALL）是兒科中被診斷出最常見的血液疾病，然而大約有10%的小兒急性淋巴細胞白血病病人攜帶了NSD2蛋白E1099K突變；此外，5-10%套細胞淋巴瘤病人以及肺癌、結腸癌和甲狀腺癌等病人中也有發現NSD2(E1099K) 突變。NUP98–NSD1 融合蛋白與急性髓細胞白血病（AML）相關，NSD3也在乳腺癌、肺鱗狀細胞癌等癌症中異常過量表達。由此可見，NSD家族蛋白被認為是潛在的癌症靶向藥物治療靶點。已知NSD甲基轉移酶表現出一種自抑制狀態，其通過與核小體結合而解除自抑制，使組蛋白H3K36位點可以被二甲基化。然而，這一過程的分子機制尚不清楚。
圖1 NSD3(E1181K/T1232A)與核小體複合物冷凍電鏡結構電子密度圖。(a) 1:1結合狀態，(b) 2:1結合狀態。
該研究利用冷凍電鏡單顆粒技術，解析了NSD3、NSD3(E1181K/T1232A)致癌突變體和NSD2(E1099K/T1150A)致癌突變體分別與核小體結合複合物冷凍電鏡結構。研究人員發現，NSD2/NSD3與核小體的結合會導致核小體出口處連接區域 (linker region) DNA打開，從而使NSD2/NSD3的催化結構域插入到打開的DNA片段與組蛋白八聚體之間。NSD2/NSD3蛋白多個帶正電胺基酸與核小體SHL -7、SHL 0位置處DNA磷酸骨架相互作用，將NSD2/NSD3穩定在核小體上。與此同時，NSD2/NSD3與組蛋白H3的N端α螺旋、H2A的C末端有多個相互作用位點（如圖1）。研究人員根據NSD3與核小體複合物結構信息設計了一系列突變體，發現NSD3蛋白的催化活性均不同程度降低。
值得一提的是，通過對比野生型NSD3核小體複合物結構與NSD2(E1099K/T1150A)與核小體的複合物、NSD3(E1181K/T1232A)與核小體複合物結構，研究人員發現，NSD2中著名的致癌突變位點E1099K，即帶負電胺基酸E1099突變成帶正電胺基酸K1099後，NSD2與核小體之間的靜電作用增強，從而導致了NSD2活性增強。而另一個致癌突變位點 NSD3(T1232A) [對應的NSD2(T1150A)]，當蘇氨酸T突變成丙氨酸A，導致H3尾部向A1232位點靠近，形成了一對新的氫鍵，使H3K36更容易進入催化口袋，從而導致酶活性增強。這些致癌突變不僅增強了體外催化活性，而且促進了癌細胞增殖以及異種移植瘤生長（如圖2）。
圖2 NSD2/3致癌突變位點與核小體之間的相互作用 (a-c)，NSD2/3致癌突變體促進癌細胞增殖和異種移植瘤生長 (d-e)。
李婉秋、北京師範大學已畢業博士生田偉、史丹福大學博士後袁剛和北京師範大學已畢業博士生鄧譜涓為本論文共同第一作者，王佔新、Dinshaw J. Patel和Or Gozani為本論文的共同通訊作者。南方科技大學為第一作者單位。
本項目獲得了南方科技大學校長基金、校長卓越博士後項目和深圳市科技創新委員會基礎研究項目等資助，並得到了由深圳市發改委投資建設的南方科技大學冷凍電鏡中心大力支持。本項目所有冷凍電鏡數據採集、處理均在南方科技大學冷凍電鏡中心進行，南方科技大學冷凍電鏡中心為本項目順利推進提供了堅實保障。
註：解析參考自南方科技大學官網介紹。
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