出版物
2022
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(2022) 美国化学学会杂志。 144年, 49岁, p . 22440 - 22445 摘要
控制晶体材料的形态是具有挑战性的，因为晶体具有强烈的热力学稳定结构的倾向。然而，生物体形成具有不同形态的晶体，例如许多陆地和水生物种产生的板状鸟嘌呤晶体，用于光操纵。晶体形态发生的调节被假设为由周围膜的物理生长限制，结合有机分子和生长晶体之间的微调相互作用。利用发育中的斑马鱼幼虫的冷冻电子断层扫描技术，我们发现鸟嘌呤晶体是通过在由20纳米厚淀粉样纤维预先组装的支架上的薄小叶模板形核形成的。这些小叶然后合并并结合成一个片状晶体。我们的发现阐明了晶体形态发生的生物学调控，这决定了它们的光学特性。
2020
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(2020) 自然通讯。 11， 1， 6391. 摘要
肤色模式在自然界中无处不在，影响社会行为，避免捕食者，并保护免受紫外线照射。脊椎动物皮肤模式的主要模型系统是斑马鱼;它交替的蓝色条纹和黄色条纹间依赖于被称为虹膜的光反射细胞。这表明斑马鱼的颜色模式来自于单一类型的虹膜，不同地迁移到条纹和条纹间。然而，在这里，我们发现虹膜不会在条纹和条纹间迁移，而是根据它们的微环境在原地分化和增殖。rna测序分析进一步揭示条带和条间彩虹团具有不同的转录组状态，而低温扫描电子显微镜和微x射线衍射识别出不同的晶体阵列结构，表明条带和条间彩虹团是不同的细胞类型。基于这些结果，我们提出了斑马鱼皮肤模式的另一种模型，其中不同的虹膜晶体类型包含特化的，生理敏感的，通过原位分化在条纹和条纹间出现的细胞器。
2019
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(2019) 发展。 146年, 23日, 177790. 摘要
为了维持体内平衡，内分泌系统必须检测和整合血源性外周信号。这是由内皮膜上的专门的渗透性气孔介导的。质膜囊泡相关蛋白(Plvap)位于开窗膈肌，被认为在蛋白质通过开窗的过程中起作用。然而，这个建议的功能还没有被直接证明。我们研究了脑垂体中有孔毛细血管的发育，脑垂体是血液和大脑之间的主要神经内分泌界面。利用转基因生物传感器可视化遗传标记血浆蛋白DBP-EGFP的血管排泄，我们发现血管通透性的发育获得与斑马鱼plvap直系同源物在脑垂体和大脑中的差异表达一致。超微结构分析显示，plvapb突变体表现为窗膈缺损和垂体窗密度增加。对plvapb突变体中DBP-EGFP外渗的测量提供了直接证据，证明Plvap限制了血源蛋白通过有孔内皮细胞的速率。我们提出了Plvap在神经内分泌界面的血源性蛋白质检测机制的发展中的调节作用，激素通过该界面释放到全身循环。
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(2019) 美国国家科学院院刊。 116年, 24日, p . 11806 - 11811 摘要
理解成人形态的遗传和细胞基础仍然是发育和进化生物学交叉的一个基本目标。脊椎动物的皮肤色素细胞来源于胚胎神经嵴，是一个有用的系统，用于阐明命运规范的机制，模式形成，以及特定的表型如何影响生物体的行为和生态。在对达尼奥鱼类(包括斑马鱼)的调查中，我们发现了两种白色色素细胞——白细胞，其中一种是由成年黑素团的转分化产生的，另一种是由黄橙色的黄素团或类黄素团的祖细胞发展而来。斑马鱼白细胞的单细胞转录组、突变、化学和超微结构分析揭示了细胞类型特异性的化学成分、细胞器配置和遗传需求。在生物体水平上，我们发现在环境背景匹配过程中，白细胞有明显的生理反应，并且我们证明了白细胞补体影响行为。我们的研究共同揭示了斑马鱼中独立出现的色素细胞类型和命运获得机制，并说明了跨层次的协调分析如何能够为表型及其进化提供见解。
2018
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(2018) 先进的材料。 30. 41岁的 1800006. 摘要
动物的视觉机制是多种多样的，尤其是生活在水中的动物。许多眼睛都有由多层纳米级晶体板组成的反射元件，这些晶体板由有机分子组成。晶体多层组件的增强反射率是由于晶体在首选晶体方向上的高折射率。高折射率是由于它们晶体结构中的分子排列。在此，对有关这些难以表征的晶体的数据进行了综述。接下来讨论这些晶体组合的功能，特别是在视觉系统中，其解剖结构在接近体内的条件下已被很好地表征。给出了三个测试用例，讨论了反射晶体成分与其功能之间的关系，包括分子结构、晶体结构和反射性能之间的关系。还讨论了一些潜在的机制，最后确定了该领域的开放问题。
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(2018) 先进的科学。 5， 8， 1800338. 摘要
许多海洋生物进化出了反光的虹膜，以防止未聚焦的光到达视网膜。鱼的虹膜有双重功能，既可以伪装眼睛，也可以作为光线屏障。然而，实现这种双重功能的物理机制以及使用反光虹膜的好处尚不清楚。对斑马鱼不同发育阶段的同步微聚焦衍射、冷冻扫描电子显微镜成像和光学分析表明，多层鸟嘌呤基晶体反射器和色素的高阶组织的发展促进了虹膜的复杂光学响应。进一步演示了在发育过程中如何建立有效的光反射器，以允许已经处于早期发育阶段的眼睛的光学功能。
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(2018) ACS中央科学。 4， 8， p . 1031 - 1036 摘要
有机晶体在制药、功能材料和生物系统中具有重要意义;然而，有机结晶机制尚不清楚。人们已经认识到，涉及瞬态非晶前体的溶液中的“非经典”有机结晶是普遍存在的。了解这些前体如何进化成晶体是一个关键的挑战。在这里，我们利用低温电子显微镜的直接结构成像，揭示了两种简单芳香族化合物(苝二亚胺)的结晶机制。我们揭示了在非常不同的无定形前驱体(定义良好的聚集体和扩散致密液相)的结晶过程中密度、形态和顺序的连续演化。结晶是从前驱体的初始致密化开始的。结晶顺序的后续演化是渐进的，包括进一步的致密化，同时优化分子顺序和形态。这些发现可能会对有机晶体的合理设计产生影响。
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(2018) 英国皇家学会界面杂志。 15日, 139年, 20170930. 摘要
本研究调查了来自马达加斯加的毛蜘蛛Phoroncidia rubroargentea (Berland, 1913)的红色、银色和黑色的结构基础。这种蜘蛛的标本在乙醇中储存几十年后仍能保持其颜色，而大多数其他颜色鲜艳的蜘蛛标本在相同的保存条件下会褪色。利用相关的光学、结构和化学分析，我们确定了产生颜色的结构元素，并表征了它们的光学性质。蜘蛛腹部突出的银色外观是由规则排列的鸟嘌呤微血小板造成的，类似于在其他蜘蛛和鱼类中发现的那些。微血小板由双峰结构组成，双峰结构围绕[02(1)过棒]轴，由电子衍射显示。红色的颜色来源于腔室微球(约。直径1亩米)，其中含有结构化荧光材料。在反射鸟嘌呤微血小板顶部的红色微粒的共定位似乎增强了红色。蜘蛛的厚角质层包裹着它的腹部，其光学性质不同，在只有鸟嘌呤反射器的区域是透明的，而在发现红色微球的地方是鞣制的，表现出光吸收。此外，一些保存下来的角质层受损的蜘蛛标本的颜色退化表明，外骨骼的这一区域可能在稳定红色中起着重要作用。
2017
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(2017) Angewandte化学国际版。 56岁的 32岁的 p . 9420 - 9424 摘要
鸟嘌呤晶体在自然界中广泛应用于多层反射器的组成部分。在桡足动物角质层和扇贝眼睛的镜子中发现的鸟嘌呤反射系统是独特的，因为多层反射器平铺成一个连续的填充阵列。在桡足动物角质层中，六角形晶体紧密排列，产生鲜艳的颜色。在扇贝的眼睛中，方形晶体被平铺以获得一个形成图像的反射镜。瓦片大小约为1毫米，厚度约为70纳米。通过对其电子衍射图的分析，六边形和方形瓦片都不是单晶。更确切地说，每一种瓷砖类型都是三个不同方向的晶体域的复合，彼此堆叠在一起，通过分别围绕它们的<011 >和<021 >晶体轴进行两次重复孪生来实现。通过这些手段，单斜鸟嘌呤晶体模仿更高对称性的六边形和四方结构，以实现独特的形态。
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(2017) 先进功能材料。 27日, 6， 1603514. 摘要
鸟嘌呤晶体在自然界中被广泛用于操纵光。这篇专题文章的第一部分探讨了生物如何能够通过改变鸟嘌呤晶体的大小、形态和排列来构建一个非凡的光学“设备”阵列，包括漫反射散射器、宽带和窄带反射器、可调谐光子晶体和成像镜子。第二部分概述了结晶鸟嘌呤的一些性质，以解释为什么这种材料非常适合这种光学应用。许多天然光学系统的高反射率最终源于鸟嘌呤晶体具有极高的折射率这一事实——这是由密集堆叠的h键层组成的各向异性晶体结构的产物。为了优化它们的反射率，许多生物对晶体形态施加精细的控制，形成板状单晶，其中高折射率面优先表示。鸟嘌呤基光学被广泛应用于生物功能，如伪装、显示和视觉，并表现出一定程度的通用性、可调性和复杂性，很难采用传统的工程方法将其纳入人工设备。这些生物系统可以激发下一代先进光学材料。
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2016
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(2016) 水晶生长与设计。 16日, 9， p . 4975 - 4980 摘要
无水鸟嘌呤晶体是最广泛的有机晶体之一，被生物用来产生结构颜色。鸟嘌呤的主要优点是它在反射方向上的折射率特别高(类似于1.8)。出于同样的原因，鸟嘌呤是一种很有前途的候选材料，适用于各种不同的光学应用。鸟嘌呤的结晶是具有挑战性的，通常涉及使用极性非质子有机溶剂，如二甲基亚砜(DMSO)。在这里，我们表明，鸟嘌呤从水溶液结晶是可能的条件下，提供了晶体多态性和大小的控制。使用这种方法，我们能够产生难以捉摸的鸟嘌呤一水相的大晶体。我们还能够合理化不同相的形成，作为鸟嘌呤互变异构体在不同pH值的溶液中稳定的函数。
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(2016) 自然通讯。 7， 11592. 摘要
作者Hagai Cohen被错误地从通讯作者名单中遗漏了。通讯作者为Peter Rez和Hagai Cohen。正确的通信信息是:“信件和材料要求应寄至公关部(Peter.Rez@asu.edu)或寄往H.C. (Hagai.Cohen@Weizmann.ac.il)”。
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(2016) 自然通讯。 7， 10945. 摘要
电子显微镜中的振动光谱学在生物样品的研究中将具有变革性，前提是可以防止辐射损害。然而，电子束通常会产生高能激发，严重加速样品降解。在这里，这个主要的困难是使用一个“超然的”电子束来克服的，它位于距离样品几十纳米的地方:高能激发被抑制，而能量的振动模式
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(2016) 先进功能材料。 26日, 9， p . 1393 - 1399 摘要
光诱导的可调谐光子系统在自然界中是罕见的，而且通常超出了人工系统的最先进水平。蓝宝石色的雄性桡足类动物能产生自然界中最壮观的颜色。雄性着色，用于通信目的，是结构性的，是由被细胞质分离的有序鸟嘌呤晶体层产生的。人们普遍认为，男性的颜色与他们在上层带的位置有关。结合相关反射率和冷冻电镜图像分析，结合光学时移记录和传递矩阵建模，表明雄性蓝宝石具有显著的反射率光谱随光照条件变化的能力。还表明，这种颜色变化是通过分离鸟嘌呤晶体的细胞质层厚度的变化实现的。这种变化是可逆的，并且与强度和波长有关。这种能力使雄性能够在特定条件下有效地反射光线，同时在其他条件下保持透明，因此可以伪装。因此，这些桡足类动物可以为合成可调谐光子阵列提供灵感。
2015
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（2015） 材料化学“，” 27日, 24日, p . 8289 - 8297 摘要
生物体呈现出一系列奇妙的颜色，这些颜色可以由色素沉着、结构着色或两者的结合产生。有一种研究相对充分的系统，它通过交替排列的无水鸟嘌呤晶体和细胞质产生颜色，是许多鱼的金属光泽的原因。迄今为止，生物无水鸟嘌呤的结构被认为与人工合成的相同，为单斜多态(记为α)。在这里，我们使用详细的实验x射线和电子衍射数据重新检查了生物鸟嘌呤的结构，揭示了令人头疼的不一致，即“guanigma”。为了解决这个问题，我们使用对称性和包装考虑因素寻找其他候选多晶型，然后利用第一性原理计算来确定所选的候选多晶型是否能量稳定。我们从理论上确定了一种不同的单斜多态(记为β)，并能够合成它，并使用x射线衍射证实，这是发生在生物样品中的多态。然而，电子衍射数据仍然与这种多态不一致，而是与理论上产生的正交多态(记为γ)一致。这种明显的不一致是通过显示电子衍射模式如何受到由偏移分子层组成的晶体结构故障的影响来解决的。
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（2015） 美国化学学会杂志。 137年, 26日, p . 8408 - 8411 摘要
雄性蓝宝石桡足类动物使用有规律的六角形鸟嘌呤晶体和细胞质交替层来产生壮观的结构颜色。为了了解产生不同颜色的机制，我们测量了活个体的反射率，然后用冷冻扫描电镜(cro - sem)描述了同一个体中晶体和细胞质层的组织。在这些测量的基础上，我们计算了预期的反射光谱，发现它们与实测光谱惊人地相似。我们发现，桡足动物在自然环境中螺旋游动时颜色的出现和消失主要是由细胞质层厚度的变化造成的，而且桡足动物的颜色强烈依赖于相对于入射光的角度方向。
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（2015） Angewandte Chemie(国际英语教学)。 54岁的 42岁的 p . 12426 - 12430 摘要
淡水鱼霓虹四环素有能力改变其横向条纹的结构颜色以响应光条件的变化，从适应光状态的蓝绿色到适应暗状态的靛蓝色。这些颜色是由细胞内鸟嘌呤晶体堆叠反射的光的建设性干涉产生的，形成可调谐的光子晶体阵列。在颜色变化过程中，我们使用微x射线衍射及时跟踪了单个细胞内对应于单个晶体阵列的不同衍射点。我们证明了在单个阵列内晶体倾斜的可逆变化是光诱导的颜色变化的原因。这些结果解决了“百叶窗”模型和“手风琴”模型这两种模型之间长期存在的争论。从该生物光诱导光子可调谐系统中获得的见解可能为人工光学可调谐系统的设计提供启示。
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（2015） Acta crystallographica。E节，晶体学通讯。 71年, Pt 3, 281 - 3页 摘要
在标题化合物中，2-氨基-6-氧氧-6,7-二氢- 1h -嘌呤-1,7-二氢庚-水合物，2Na(+)C5H3N5O(2-)7H2O，结构由交替的(100)层鸟嘌呤分子和水合的Na(+)离子组成。在鸟嘌呤层内，分子以中心对称对排列，在鸟嘌呤环之间有部分重叠。在该化合物中，鸟嘌呤作为氨基酮互变异构体存在，从N1和N7发生脱质子(嘌呤编号)。钠(+)离子与鸟嘌呤阴离子之间没有直接的相互作用。鸟嘌呤分子通过O-H?N和O-H?O氢键形成网络结构。
2014
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(2014) 美国化学学会杂志。 136年, 49岁, p . 17236 - 17242 摘要
鱼已经进化出由细胞内无水鸟嘌呤晶体组成的生物多层反射器，由细胞质分离，以产生皮肤和鳞片的银色光泽。这里我们比较了日本锦鲤的两种不同变种;其中一个具有增强的反射率。我们的目标是确定生物如何调节反射率，并从中获得对控制银反射率强度的结构和性质的机制理解。我们用定制的显微镜测量了单个鳞片的反射率，然后使用高分辨率冷冻扫描电镜(cro - sem)对每个鳞片的鸟嘌呤晶体/细胞质层的结构进行了表征。利用测量的反射率和结构几何参数计算了各尺度的反射率，并与实验测量结果进行了比较。我们发现，相同的基本鸟嘌呤晶体/细胞质堆叠可以获得增强的反射率，但当反射率增强时，堆叠之间、堆叠内部和相对于鳞片表面的结构排列发生了变化。最后，我们提出了一个模型，该模型包含了基本的构建块参数，组织内的晶体取向，以及产生的反射率，并解释了反射率增强的机制基础。
2013
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（2013） Angewandte Chemie(国际版)。 52岁的 18日, p . 4867 - 4870 摘要
丑小鸭长成天鹅:许多生物通过由无定形前体相组成的纳米球的二次成核来生长晶体矿物相。稳定的无定形碳酸钙生物矿物被用于在体外诱导类似的转变。非晶态纳米球经历固相转变，形成由聚集颗粒组成的高度有序方解石晶体。
2011
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(2011) 结构生物学杂志。 174年, 3. p . 527 - 535 摘要
骨是脊椎动物中分布最广泛的矿化组织，它的形成是由特化细胞——成骨细胞协调的。结晶碳酸羟基磷灰石，一种无机磷酸钙矿物，构成了成熟骨组织的很大一部分。然而，矿物形成机制、运输途径和细胞外基质沉积的关键方面仍未确定。在原生冷冻水合组织上使用冷冻电子显微镜，我们发现在发育中的小鼠颅骨和长骨的矿化过程中，骨衬细胞在细胞内囊泡中浓缩膜结合的矿物颗粒。元素分析和电子衍射表明，细胞内矿物颗粒由无序的磷酸钙、高度亚稳相和潜在的碳酸羟基磷灰石前体组成。细胞内矿物含有的钙比合成无定形磷酸钙的预期要少得多，这表明存在一种细胞机制，通过该机制，磷酸盐实体首先形成，然后逐渐将钙隔离在囊泡内。因此，我们证明了体内成骨细胞在细胞内囊泡内积极地产生无序的矿物包，以矿化细胞外发育的骨组织。使用高度无序的前体矿物相，然后在细胞外基质中结晶是鱼鳍骨形成和各种无脊椎动物门所采用的策略。因此，这似乎是包括脊椎动物在内的许多动物门普遍使用的策略。(C) 2011年Elsevier公司 All rights reserved.