Шэрон Хэммс-Шиффер - Sharon Hammes-Schiffer

Шэрон Хэммс-Шиффер
Родившийся
Шэрон Хэммс-Шиффер

27 мая 1966 г. (1966-05-27) (возраст54)
Итака, Нью-Йорк, Соединенные Штаты
НациональностьАмериканец
Альма-матерУниверситет Принстона
Стэнфорд
ИзвестенВычислительная химия
НаградыНациональная Академия Наук (2013)
Научная карьера
ПоляХимия
УчрежденияЙельский университет
Интернет сайтhttp://www.hammes-schiffer-group.org/

Шэрон Хэммс-Шиффер (родился 27 мая 1966 г.) - физик-химик, внесший вклад в теоретическую и вычислительную химию. В настоящее время она является профессором химии Джона Гэмбла Кирквуда в Йельский университет.[1] Она работала старшим редактором и заместителем редактора журнала Журнал физической химии[2] и редактор-консультант для Счета теоретической химии.[3] С 1 января 2015 г. она главный редактор Химические обзоры.[2]

Хаммес-Шиффер изучает «химические реакции в растворе, в белках и на электрохимических интерфейсах, в частности, перенос заряженных частиц, управляющих многими химическими и биологическими процессами».[4] Ее исследования опираются на области химия, физика, биология, и Информатика и имеет значение для областей биохимия, неорганическая химия, физическая химия и физическая органическая химия. Теоретик, работающий с вычислительными моделями, Хаммес-Шиффер сочетает классическую молекулярную динамику и квантовую механику в теориях, которые имеют прямое отношение к множеству экспериментальных областей. При изучении протонов, электронов и протон-связанный перенос электронов Хаммес-Шиффер сформулировал общую теорию реакций переноса электронов, связанных с протонами, которая объясняет поведение протонов в процессах преобразования энергии.[2][5][6] Ее исследования расширили понимание туннелирования водорода и движения белков в ферментативном катализе.[3][7] Ее исследовательская группа также разработала ядерно-электронный орбитальный подход, который позволяет ученым включать ядерные квантовые эффекты в расчеты электронной структуры.[7] Ее работа применяется к множеству экспериментальных результатов и имеет значение для таких областей, как белковая инженерия, дизайн лекарств,[8] катализатор солнечных батарей и ферментативных реакций.[4]

ранняя жизнь и образование

Хаммес-Шиффер получила степень бакалавра искусств. по химии в Университет Принстона в 1988 г. Она защитила кандидатскую диссертацию. по химии в Стэндфордский Университет в 1993 году после работы с Ганс К. Андерсен.[1][2][3] Затем она работала с Джон К. Талли в AT&T Bell Laboratories в качестве научного сотрудника с докторской степенью.[3]

Карьера

Хаммес-Шиффер занимал должности на факультете в Университет Нотр-Дам как Клэр Бут Люс доцент химии и биохимии (1995-2000) и в Государственный университет Пенсильвании (2000-2012).[3][9] С 2012 года она поступила в Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн в качестве профессора химии Суонлунда.[8] где она возглавляет исследовательскую группу Хэммса-Шиффера.[10] Хаммес-Шиффер является автором или соавтором почти 200 статей и провел более 200 приглашенных докладов.[11]

Исследование

Работа Хаммеса-Шиффера в основном касается трех отдельных областей химии: Перенос электронов, связанных с протонами (PCET), ферментативные процессы и ядерно-электронный орбитальный метод.[12] Часть этого исследования занимается изучением Кинетический изотопный эффект, разница в скорости реакции химического вещества в зависимости от того, какой изотоп присутствует.

Перенос электронов с протонами (PCET)

Применение ее работы в PCET прояснило природу различных химических механизмов и привело к ее модели температурной зависимости скоростей PCET.[13][14] Один из таких процессов, окисление хинола, изучал Кинетический изотопный эффект на Убихинол и Пластохинол Что касается температуры, обнаружение того, что свободная энергия активации больше для водорода, чем для дейтерия, что означает, что реакция протекает медленнее для водорода и, следовательно, необратима, если выполняются определенные условия.[15] С тех пор это открытие использовалось другими исследователями, чтобы укрепить представление о том, что реакции могут быть или не быть однонаправленными, влияя на скорость реакции с помощью кинетического изотопного эффекта.[16] Кроме того, ее исследование PCET в комплексах би-имидазолина железа уточнило общее понимание PCET, доказав ее теорию, согласно которой скорость переноса электронов увеличивается под действием кинетического изотопного эффекта, поскольку «расстояние переноса протона увеличивается, а расстояние переноса электрона уменьшается».[17] Эти механизмы помогли поддержать исследования других исследований PCET, в ее основной статье PCET "Теоретические исследования реакций переноса электронов, связанных с протонами",[13] был процитирован более 90 раз в различных статьях, от изучения движения белков до динамики ферментов.[18]

Ферментативные процессы

Хаммес-Шиффер изучает эффекты Квантовое туннелирование и водородная связь при ферментативных реакциях. Ее работа над соевой липоксигеназой-1 изменила общее восприятие ранее предложенной диаграммы области туннелирования.[19] обнаружение, что температурная зависимость KIEs обратно пропорциональна друг другу и что активная динамика окружающей среды приводит к меньшему KIE и способствует катализу.[20] Это открытие должно быть применимо к любым другим ферментам, которые могут переносить протон из-за того, что существует не так много ферментативных вариантов для неионного переноса протона, и поэтому туннелирование необходимо использовать на протяжении всего процесса.[20]

Ядерно-электронный орбитальный метод (NEO)

Хаммес-Шиффер также является пионером в работе, которую она называет ядерно-электронным орбитальным методом (NEO), который позволяет более точно оценить ядерные свойства, такие как плотность, геометрия, частоты, электронное взаимодействие и ядерное движение.[21] Как описано в ее статье «Включение ядерных квантовых эффектов в электронную структуру», Ядро радиальной базисной функции алгоритм Гаусса, используемый для поддержки векторных машин, применяется для определения электронных и молекулярных орбиталей. Подход NEO особенно применим для определения точных механизмов реакций переноса водорода с учетом других переменных, таких как квантовое туннелирование и энергия нулевой точки. Хаммес-Шиффер утверждает, что подход NEO имеет значительные преимущества перед другими методами, которые включают ядерные квантовые эффекты, из-за способности метода вычислять колебательные состояния, его избегания Приближение Борна – Оппенгеймера и его очевидное и неотъемлемое включение квантовых эффектов.[22]

В своем исследовании, опубликованном в сентябре 2016 года, Хаммес-Шиффер внесла свой вклад в открытие эффектов активного сайта магний ион в Scissile Phosphate кофактор сложный. Она обнаружила, что вместо иона магния, лежащего в центре комплекса, ион находится в отдельном месте, называемом Лицом Хугстина, где он снижает pKa комплекса, чтобы облегчить реакцию депротонирования, необходимую для саморасщепления. реакция.[23]

Почести и награды

Хаммес-Шиффер является членом Американское физическое общество (2010), Американское химическое общество (2011), Американская академия искусств и наук (2012), Американская ассоциация развития науки (2013), Национальная Академия Наук (2013), а Биофизическое общество (2015).[1] Она была избрана членом Международная академия квантовой молекулярной науки в 2014.[4][6][7]

Хаммес-Шиффер получил ряд наград, в том числе следующие:

Рекомендации

  1. ^ а б c «Шэрон Хэммс-Шиффер назвала Кирквуд первым профессором химии». Исследовательская группа Хаммеса-Шиффера. Йельский университет. Получено 15 февраля 2018.
  2. ^ а б c d «Шэрон Хэммс-Шиффер присоединяется к Chemical Reviews в качестве нового главного редактора». ACS Chemistry for Life. Американское химическое общество. 2 декабря 2014 г.
  3. ^ а б c d е ж "Премия Йоты Сигма Пи Агнес Фэй Морган за исследования 2005 года" (PDF). Йота Сигма Пи: Национальное почетное общество женщин-химиков. Получено 15 июн 2015.
  4. ^ а б c «Шарон Хаммес-Шиффер и Со Хирата избраны членами IAQMS». Химия в Иллинойсе. Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн. Получено 15 июн 2015.
  5. ^ Хаммес-Шиффер, Шарон (21 декабря 2009 г.). «Теория переноса электронов с протонами в процессах преобразования энергии». Отчеты о химических исследованиях. 42 (12): 1881–1889. Дои:10.1021 / ar9001284. ЧВК  2841513. PMID  19807148.
  6. ^ а б «Шэрон Хэммс-Шиффер избрана членом Международной академии квантовой молекулярной науки». PNNL. Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория. 2014 г.. Получено 15 июн 2015.
  7. ^ а б c d "Шэрон Хэммс-Шиффер". IAMQS. Получено 15 июн 2015.
  8. ^ а б c «Шэрон Хэммс-Шиффер присоединяется к отделению химии в Иллинойсе». Химия в Иллинойсе. Университет Иллинойса в Урбане-Шампейн. 2011 г.. Получено 15 июн 2015.
  9. ^ "Шэрон Хэммс-Шиффер". Химия в Иллинойсе. Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн. Получено 15 июн 2015.
  10. ^ "Исследовательская группа Хэммса-Шиффера". Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн. Получено 15 июн 2015.
  11. ^ Хаммес-Шиффер, Шарон. "Биография Резюме" (PDF). Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн. Получено 15 июн 2015.
  12. ^ «Обзор исследования - Исследовательская группа Хаммса-Шиффера». hammes-schiffer-group.org. Получено 2016-11-05.
  13. ^ а б "Перенос электронов с протонной связью - Исследовательская группа Хаммса-Шиффера". hammes-schiffer-group.org. Получено 2016-11-06.
  14. ^ Кнапп, Майкл Дж .; Рикерт, Кейт; Клинман, Джудит П. (2002-04-17). «Температурно-зависимые изотопные эффекты в липоксигеназе-1 сои: корреляция водородного туннелирования с динамикой белка». Журнал Американского химического общества. 124 (15): 3865–3874. Дои:10.1021 / ja012205t. ISSN  0002-7863. PMID  11942823.
  15. ^ Ладлоу, Мишель К .; Судаков, Александр В .; Хаммес-Шиффер, Шарон (27 мая 2009 г.). «Теоретический анализ необычной температурной зависимости кинетического изотопного эффекта при окислении хинола». Журнал Американского химического общества. 131 (20): 7094–7102. Дои:10.1021 / ja9001184. ISSN  0002-7863. ЧВК  2710000. PMID  19351186.
  16. ^ Лю, Йи; Рот, Жюстин П. (2016-01-08). «Пересмотренный механизм циклооксигеназы-2 человека». Журнал биологической химии. 291 (2): 948–958. Дои:10.1074 / jbc.M115.668038. ISSN  0021-9258. ЧВК  4705412. PMID  26565028.
  17. ^ Иорданова, Недиалка; Декорнез, Элен; Хаммес-Шиффер, Шарон (2001-04-01). "Теоретическое исследование электронного, протонного и связанного с протонами электронного переноса в биимидазолиновых комплексах железа". Журнал Американского химического общества. 123 (16): 3723–3733. Дои:10.1021 / ja0100524. ISSN  0002-7863. PMID  11457104.
  18. ^ pubmeddev. «Указано для PubMed (выберите 11942823) - PubMed - NCBI». www.ncbi.nlm.nih.gov. Получено 2016-11-07.
  19. ^ Йонссон, Торлакур; Гликман, Майкл Х .; Солнце, Шуджун; Клинман, Джудит П. (1996-01-01). «Экспериментальные доказательства обширного туннелирования водорода в реакции липоксигеназы: последствия для ферментативного катализа». Журнал Американского химического общества. 118 (42): 10319–10320. Дои:10.1021 / ja961827p. ISSN  0002-7863.
  20. ^ а б Кнапп, Майкл Дж .; Рикерт, Кейт; Клинман, Джудит П. (2002-04-01). «Температурно-зависимые изотопные эффекты в липоксигеназе-1 сои: корреляция туннелирования водорода с динамикой белка». Журнал Американского химического общества. 124 (15): 3865–3874. Дои:10.1021 / ja012205t. ISSN  0002-7863. PMID  11942823.
  21. ^ "Ядерно-электронный орбитальный метод - Исследовательская группа Хаммса-Шиффера". hammes-schiffer-group.org. Получено 2016-11-08.
  22. ^ Уэбб, Саймон П .; Иорданов, Цветелин; Хаммес-Шиффер, Шарон (01.09.2002). «Многоконфигурационный ядерно-электронный орбитальный подход: учет ядерных квантовых эффектов в расчетах электронной структуры». Журнал химической физики. 117 (9): 4106–4118. Bibcode:2002ЖЧФ.117.4106Вт. Дои:10.1063/1.1494980. ISSN  0021-9606.
  23. ^ Чжан, Сиксуэ; Стивенс, Дэвид Р .; Гоял, Пуджа; Bingaman, Jamie L .; Bevilacqua, Philip C .; Хаммес-Шиффер, Шарон (6 октября 2016 г.). «Оценка потенциальных эффектов Mg-ионов активного центра в комплексе рибозим-кофактор». Письма в Журнал физической химии. 7 (19): 3984–3988. Дои:10.1021 / acs.jpclett.6b01854. ЧВК  5117136. PMID  27677922.
  24. ^ «Награды факультета раннего развития карьеры (КАРЬЕРА), логотип NSF». Национальный фонд науки. Получено 15 июн 2015.
  25. ^ Ван, Линда (24 ноября 2008 г.). «Премия Акронского отделения достается Шэрон Хэммс-Шиффер». Новости химии и машиностроения. 86 (47).

дальнейшее чтение