Abstract Perovskite solar cells (PSCs) are among the most promising photovoltaic technologies owing to their exceptional optoelectronic properties 1,2 . However, the lower efficiency, poor stability and reproducibility issues of large-area PSCs compared with laboratory-scale PSCs are notable drawbacks that hinder their commercialization 3 . Here we report a synergistic dopant-additive combination strategy using methylammonium chloride (MACl) as the dopant and a Lewis-basic ionic-liquid additive, 1,3-bis(cyanomethyl)imidazolium chloride ([Bcmim]Cl). This strategy effectively inhibits the degradation of the perovskite precursor solution (PPS), suppresses the aggregation of MACl and results in phase-homogeneous and stable perovskite films with high crystallinity and fewer defects. This approach enabled the fabrication of perovskite solar modules (PSMs) that achieved a certified efficiency of 23.30% and ultimately stabilized at 22.97% over a 27.22-cm 2 aperture area, marking the highest certified PSM performance. Furthermore, the PSMs showed long-term operational stability, maintaining 94.66% of the initial efficiency after 1,000 h under continuous one-sun illumination at room temperature. The interaction between [Bcmim]Cl and MACl was extensively studied to unravel the mechanism leading to an enhancement of device properties. Our approach holds substantial promise for bridging the benchtop-to-rooftop gap and advancing the production and commercialization of large-area perovskite photovoltaics.

Abstract Selection protocols such as SELEX, where molecules are selected over multiple rounds for their ability to bind to a target molecule of interest, are popular methods for obtaining binders for diagnostic and therapeutic purposes. With the increasing amount of such high-throughput experimental data available, machine learning techniques have become increasingly popular for molecular datasets analysis. Here, we show that Restricted Boltzmann Machines (RBMs), a two-layer neural network architecture, can successfully be trained on sequence ensembles from SELEX experiments for thrombin aptamers, and used to estimate the fitness of the sequences obtained through the experimental protocol. As a direct consequence, we show that trained RBMs can be exploited to classify as well as generate novel molecules. To confirm our findings, we experimentally verify the generated sequences from RBM.

Abstract The outbreak of COVID-19 has so far inflicted millions of people all around the world and will have a long lasting effect on every aspect of everyone’s life. Yet there is no effective approved treatment for the disease. In an effort of utilizing human ferritin as nanoplatform for drug delivery, we engineered a fusion protein by presenting receptor-binding motif (RBM) of SARS-CoV-2 virus spike glycoprotein on the N-terminus of ferritin subunits. The designed fusion protein with a cage-like structure, similar to that of corona virus, is a potential anti-SARS-CoV-2 vaccine. We hereby show the construction, preparation, and characterization of the fusion protein RBM-HFtn. Our initial affinity study confirmed its biological activity towards ACE2 receptor which suggests its mode of action against SARS-CoV-2 could be either through vaccine therapy or blocking the cellular entry of virus as antagonist of ACE2 receptor.

Abstract The global emergence of SARS-CoV-2 variants has led to increasing breakthrough infections in vaccinated populations, calling for an urgent need to develop more effective and broad-spectrum vaccines to combat COVID-19. Here we report the preclinical development of RQ3013, an mRNA vaccine candidate intended to bring broad protection against SARS-CoV-2 variants of concern (VOCs). RQ3013, which contains pseudouridine-modified mRNAs formulated in lipid nanoparticles, encodes the spike(S) protein harboring a combination of mutations responsible for immune evasion of VOCs. Here we characterized the expressed S immunogen and evaluated the immunogenicity, efficacy, and safety of RQ3013 in various animal models. RQ3013 elicited robust immune responses in mice, hamsters, and nonhuman primates (NHP). It can induce high titers of antibodies with broad cross-neutralizing ability against the Wild-type, B.1.1.7, B.1.351, B.1.617.2, and the omicron B.1.1.529 variants. In mice and NHP, two doses of RQ3013 protected the upper and lower respiratory tract against infection by SARS-CoV-2 and its variants. We also proved the safety of RQ3013 in NHP models. Our results provided key support for the evaluation of RQ3013 in clinical trials.

ABSTRACT The highly embryogenic and transformable maize inbred line A188 is an attractive model for analyzing maize gene function. Here we constructed a chromosome-level genome assembly of A188 using long reads and optical maps. Genome comparison of A188 with the reference line B73 identified pervasive structural variation, including a 1.8 Mb duplication on the Gametophyte factor1 locus for unilateral cross-incompatibility and six inversions of 0.7 Mb or greater. Increased copy number of the gene, carotenoid cleavage dioxygenase 1 ( ccd1 ) in A188 is associated with elevated expression during seed development. High ccd1 expression together with low expression of yellow endosperm 1 ( y1 ) condition reduced carotenoid accumulation, which accounts for the white seed phenotype of A188 that contrasts with the yellow seed of B73 that has high expression of y1 and low expression of the single-copy ccd1 . Further, transcriptome and epigenome analyses with the A188 reference genome revealed enhanced expression of defense pathways and altered DNA methylation patterns of embryonic callus.

Abstract Eukaryotic gene expression requires multiple cellular events, including transcription and RNA processing and transport. Sus1, a common subunit in both the Spt-Ada-Gcn5 acetyltransferase (SAGA) and transcription and export complex-2 (TREX-2) complexes, is a key factor in coupling transcription activation to mRNA nuclear export. Here we present that the SAGA DUB module and TREX-2 regulates distinctly yeast replicative lifespan in a Sir2-dependent and - independent manner, respectively. The growth and lifespan impaired by SUS1 loss depend on TREX-2 but not on the SAGA DUB module. Notably, an increased dosage of the mRNA export factors Mex67 and Dbp5 rescues the growth defect, shortened lifespan, and nuclear accumulation of poly(A) + RNA in sus1Δ cells, suggesting that boosting the mRNA export process restores the mRNA transport defect and damage in the growth and lifespan of sus1Δ cells. Moreover, Sus1 is required for the proper association of Mex67 and Dbp5 with the nuclear rim. Together, these data suggest that Sus1 links transcription and mRNA nuclear export to the lifespan control pathway, indicating that prevention of an abnormal accumulation of nuclear RNA is necessary for maintaining a normal lifespan.

Abstract Sherpa people, one of the high-altitude hypoxic adaptive populations, mainly reside in Nepal and the southern Tibet Autonomous Region. The genetic origin and detailed evolutionary profiles of Sherpas remain to be further explored and comprehensively characterized. Here we analyzed the newly-generated InDel genotype data from 628 Dingjie Sherpa people by merging with 4222 worldwide InDel profiles and collected genome-wide SNP data (approximately 600K SNPs) from 3324 individuals in 382 modern and ancient populations to explore and reconstruct the fine-scale genetic structure of Sherpas and their relationships with nearby modern and ancient East Asians based on the shared alleles and haplotypes. The forensic parameters of 57 autosomal InDels (A-InDels) included in our used new-generation InDel amplification system showed that this updated InDel panel is informative and polymorphic in Sherpas, suggesting that it can be used as the supplementary tool for forensic personal identification and parentage testing in the highland East Asians. Descriptive findings from the PCA, ADMIXTURE and TreeMix-based phylogeny suggested that Sherpas showed excess allele sharing with neighboring Tibeto-Burman Tibetans. Furthermore, patterns of allele sharing in f -statistics demonstrated that Sherpa people had a different evolutionary history compared with their neighbors from Nepal (Newar and Gurung) but showed genetic similarity with 2700-year-old Chokhopani and modern Tibet Tibetans. QpAdm/qpGraph -based admixture sources and models further showed that Sherpa, core Tibetans and Chokhopani formed one clade which could be fitted as having the main ancestry from late Neolithic Qijia millet farmers and other deep ancestries from early Asians. Chromosome painting profiles and shared IBD fragments inferred from FineStructure and ChromoPainter not only confirmed the abovementioned genomic affinity patterns but also revealed the fine-scale microstructures among Sino-Tibetan speakers. Finally, natural-selection signals revealed via iHS, nSL, and iHH12 showed signatures associated with disease susceptibility in Sherpa people. Generally, we provided the comprehensive landscape of admixture and evolutionary history of Sherpa people based on the shared alleles and haplotypes from the low-density forensic markers and high-density genome-wide SNP data. The more detailed genetic landscape of Sherpa people should be further confirmed and characterized via ancient genomes or single-molecule real-time sequencing technology.

Abstract The human AAA+ ATPase CLPB (SKD3) is a protein disaggregase in the mitochondrial intermembrane space and functions to promote the solubilization of various mitochondrial proteins. CLPB deficiency by mutations is associated with a few human diseases with neutropenia and neurological disorders. Unlike canonical AAA+ proteins, CLPB contains a unique ankyrin repeat domain (ANK) at its N-terminus. The mechanism of CLPB functions as a disaggregase and the role of its ANK domain are currently unclear. Herein, we report a comprehensive structural characterization of human CLPB in both the apo- and substrate-bound states. CLPB assembles into homo- tetradecamers in apo-state and is remodeled into homo-dodecamers upon binding to substrates. Conserved pore- loops on the ATPase domains form a spiral staircase to grip and translocate the substrate in a step-size of two amino acid residues. The ANK domain is not only responsible for maintaining the higher-order assembly but also essential for the disaggregase activity. Interactome analysis suggests that the ANK domain may directly interact with a variety of mitochondrial substrates. These results reveal unique properties of CLPB as a general disaggregase in mitochondria and highlight its potential as a target for the treatment of various mitochondria-related diseases.

Abstract Understanding the driving forces and intrinsic mechanisms of microbial competition is a fundamental question in microbial ecology. Despite the well-established negative correlation between exploitation competition and phylogenetic distance, the process of interference competition that is exemplified by antagonism remains controversial. Here, we studied the genus Bacillus , a commonly recognized producer of multifarious antibiotics, to explore the role of phylogenetic patterns of biosynthetic gene clusters (BGCs) in mediating the relationship between antagonism and phylogeny. Comparative genomic analysis revealed a positive association between BGC distance and phylogenetic distance. Antagonistic tests demonstrated that the inhibition phenotype positively correlated with both phylogenetic and predicted BGC distance, especially for antagonistic strains possessing abundant BGCs. Mutant-based verification showed that the antagonism was dependent on the BGCs that specifically harbored by the antagonistic strain. These findings highlight that BGC-phylogeny coherence regulates the positive correlation between congeneric antagonism and phylogenetic distance, which deepens our understanding of the driving force and intrinsic mechanism of microbial interactions.

Abstract Hmong-Mien-speaking (HM) populations, widely distributed in South China, North of Thailand, Laos and Vietnam, have experienced different settlement environments, dietary habits and pathogen exposure. However, their specific biological adaptation also remained largely uncharacterized, which is important in the population evolutionary genetics and Trans-Omics for regional Precision Medicine. Besides, the origin and genetic diversity of HM people and their phylogenetic relationship with surrounding modern and ancient populations are unknown. Here, we reported genome-wide SNPs in 52 representative Miao people and combined them with 144 HM people from 13 geographically representative populations to characterize the full genetic admixture and adaptive landscape of HM speakers. We found that obvious genetic substructures existed in geographically different HM populations and also identified one new ancestral lineage specifically exited in HM people, which spatially distributed from Sichuan and Guizhou in the North to Thailand in the South and temporally dated to at least 500 years. The sharing patterns of the newly-identified homogeneous ancestry component combined the estimated admixture times via the decay of Linkage Disequilibrium and haplotype sharing in GLOBETROTTER suggested that the modern HM-speaking populations originated from Southwest China and migrated southward recently, which is consistent with the reconstructed phenomena of linguistic and archeological documents. Additionally, we identified specific adaptive signatures associated with several important human nervous system biological functions. Our pilot work emphasized the importance of anthropologically-informed sampling and deeply genetic structure reconstruction via whole-genome sequencing in the next step in the deep Chinese population genomic diversity project (CPGDP), especially in the ethnolinguistic regions.