The practical application of aqueous zinc-ion batteries (AZIBs) is greatly challenged by rampant dendrites and pestilent side reactions resulting from an unstable Zn–electrolyte interphase. Herein, we report the construction of a reliable superstructured solid electrolyte interphase for stable Zn anodes by using mesoporous polydopamine (2D-mPDA) platelets as building blocks. The interphase shows a biomimetic nacre's "brick-and-mortar" structure and artificial transmembrane channels of hexagonally ordered mesopores in the plane, overcoming the mechanical robustness and ionic conductivity trade-off. Experimental results and simulations reveal that the −OH and −NH groups on the surface of artificial ion channels can promote rapid desolvation kinetics and serve as an ion sieve to homogenize the Zn2+ flux, thus inhibiting side reactions and ensuring uniform Zn deposition without dendrites. The 2D-mPDA@Zn electrode achieves an ultralow nucleation potential of 35 mV and maintains a Coulombic efficiency of 99.8% over 1500 cycles at 5 mA cm–2. Moreover, the symmetric battery exhibits a prolonged lifespan of over 580 h at a high current density of 20 mA cm–2. This biomimetic superstructured interphase also demonstrates the high feasibility in Zn//VO2 full cells and paves a new route for rechargeable aqueous metal-ion batteries.

Telomeric DNA sequences are difficult to replicate. Replication forks frequently pause or stall at telomeres, which can lead to telomere truncation and dysfunction. In addition to being at chromosome ends, telomere repeats are also present at internal locations within chromosomes, known as interstitial telomeric sequences (ITSs). These sequences are unstable and prone to triggering gross chromosomal rearrangements (GCRs). In this study, we quantitatively examined the effect of ITSs on the GCR rate in Saccharomyces cerevisiae using a genetic assay. We find that the GCR rate increases exponentially with ITS length. This increase can be attributed to the telomere repeat binding protein Rap1 impeding DNA replication and a bias of repairing DNA breaks at or distal to the ITS via de novo telomere addition. Additionally, we performed a genome-wide screen for genes that modulate the rate of ITS-induced GCRs. We find that mutation of core components of the DNA replication machinery leads to an increase in GCRs, but many mutants known to increase the GCR rate in the absence of an ITS do not significantly affect the GCR rate when an ITS is present. We also identified genes that promote the formation of ITS-induced GCRs, including genes with roles in telomere maintenance, nucleotide excision repair, and transcription. Our work thus uncovers multiple mechanisms by which an ITS promotes GCR.

Abstract Multiple pathways are known to suppress the formation of gross chromosomal rearrangements (GCRs), which can cause human diseases including cancer. In contrast, much less is known about pathways that promote their formation. The spindle assembly checkpoint (SAC), which ensures the proper separation of chromosomes during mitosis, has been reported to promote GCR, possibly by delaying mitosis to allow GCR-inducing DNA repair to occur. Here we show that this conclusion is the result of an experimental artifact arising from the synthetic lethality caused by disruption of the SAC and loss of the CIN8 gene, which is often lost in the genetic assay used to select for GCRs. After correcting for this artifact, we find no role of the SAC in promoting GCR. Significance statement A gross chromosomal rearrangement (GCR) is an abnormal structural change of a native chromosome. Examples of GCRs include deletions, duplications, inversions, and translocations. GCRs can lead to genetic diseases such as cancer. A previous study implicated the spindle assembly checkpoint (SAC), which ensures the proper separation of chromosomes during cell division, in facilitating the formation of GCRs. In this study, we show that this is not the case; the SAC does not promote GCR.

Abstract Telomeric DNA sequences are difficult to replicate. Replication forks frequently pause or stall at telomeres, which can lead to telomere truncation and dysfunction. In addition to being at chromosome ends, telomere repeats are also present at internal locations within chromosomes, known as interstitial telomeric sequences (ITSs). These sequences are unstable and prone to triggering gross chromosomal rearrangements (GCRs). In this study, we quantitatively examined the effect of ITSs on GCR rate in Saccharomyces cerevisiae using a genetic assay. We find that GCR rate increases exponentially with ITS length. This increase can be attributed to the telomere repeat binding protein Rap1 impeding DNA replication and a bias of repairing DNA breaks at or distal to the ITS via de novo telomere addition. Additionally, we performed a genome-wide screen for genes that modulate the rate of ITS-induced GCRs. We find that mutation of core components of the DNA replication machinery leads to an increase in GCRs, but many mutants known to increase GCR rate in the absence of an ITS do not significantly affect GCR rate when an ITS is present. We also identified genes that promote the formation of ITS-induced GCRs, including genes with roles in telomere maintenance, nucleotide excision repair, and transcription. Our work thus uncovers multiple mechanisms by which an ITS promotes GCR. Significance statement Telomeric DNA repeats are found at the ends of linear chromosomes where they, together with specialized proteins that bind to them, protect chromosome ends from degradation and unwanted DNA repair activities. Telomeric repeats can also be found at internal locations in the genome, where they are called interstitial telomeric sequences (ITSs). ITSs are prone to breakage and are associated with human diseases. In this study, using baker’s yeast as a model organism, we show that instability at ITSs is driven by multiple factors, and identify genes that either promote or suppress gross chromosomal rearrangements induced by the presence of an ITS.

Electrocatalytic CO2 reduction reaction (eCO2RR) has captivated widespread attentions, yet achieving the requisite efficiency, selectivity and stability for industrial applications poses a persistent challenge. Here, we report the synthesis of 2D mesoporous Ni single atom catalysts in N‐doped carbon framework via a bottom‐up interfacial assembly strategy. The 2D mesoporous Ni‐N‐C catalyst showcases an ultrathin thickness (~6.7 nm) with well‐distributed 5 to 40 nm‐width mesopores in plane and a high surface area. As a result, the Ni single atom sites with a high density (~6.0 wt.%) are almost completely exposed and can be accessible, and the mass transfer can be greatly promoted even at high current densities. Thus, an industry‐level current density of 446 mA cm‐2 with > 95% CO selectivity in a flow cell can be obtained. Concurrently, the catalyst demonstrates an impressive stability, maintaining a 50‐hours continuous electrolysis in the membrane electrode assembly test and achieving an energy efficiency of 42%. Finite element analysis reveals that the 2D mesoporous design enhances CO2 diffusion, ensuring efficient adsorption and swift CO desorption at high current densities. Our study paves a way for the fabrication of 2D mesoporous single atom catalysts with nearly 100% accessibility and expedited mass transport.

Electrocatalytic CO2 reduction reaction (eCO2RR) has captivated widespread attentions, yet achieving the requisite efficiency, selectivity and stability for industrial applications poses a persistent challenge. Here, we report the synthesis of 2D mesoporous Ni single atom catalysts in N‐doped carbon framework via a bottom‐up interfacial assembly strategy. The 2D mesoporous Ni‐N‐C catalyst showcases an ultrathin thickness (~6.7 nm) with well‐distributed 5 to 40 nm‐width mesopores in plane and a high surface area. As a result, the Ni single atom sites with a high density (~6.0 wt.%) are almost completely exposed and can be accessible, and the mass transfer can be greatly promoted even at high current densities. Thus, an industry‐level current density of 446 mA cm‐2 with > 95% CO selectivity in a flow cell can be obtained. Concurrently, the catalyst demonstrates an impressive stability, maintaining a 50‐hours continuous electrolysis in the membrane electrode assembly test and achieving an energy efficiency of 42%. Finite element analysis reveals that the 2D mesoporous design enhances CO2 diffusion, ensuring efficient adsorption and swift CO desorption at high current densities. Our study paves a way for the fabrication of 2D mesoporous single atom catalysts with nearly 100% accessibility and expedited mass transport.