Шэрон Хаммес-Шиффер
Шэрон Хаммес-Шиффер | |
---|---|
Рожденный | Шэрон Хаммес-Шиффер 27 мая 1966 г. ( 58 лет) |
Национальность | Американский |
Альма-матер | Принстонский университет Стэнфорд |
Известный | Вычислительная химия |
Награды | Национальная академия наук (2013) Премия Уилларда Гиббса (2021) |
Научная карьера | |
Поля | Химия Биофизическая химия Физическая химия Химия материалов |
Учреждения | Йельский университет |
Веб-сайт | http://www.hammes-schiffer-group.org/ |
Шэрон Хаммес-Шиффер (родилась 27 мая 1966 г.) — физико-химик, внесший вклад в теоретическую и вычислительную химию . В настоящее время она является профессором химии в Йельском университете . [ 1 ] Она работала старшим редактором и заместителем редактора журнала физической химии. [ 2 ] и редактор-консультант журнала Theoretical Chemistry Accounts . [ 3 ] По состоянию на 1 января 2015 г. [update] она является главным редактором журнала Chemical Reviews . [ 2 ]
Хаммес-Шиффер изучает «химические реакции в растворах, белках и на электрохимических границах раздела, в частности, перенос заряженных частиц, вызывающих многие химические и биологические процессы». [ 4 ] Ее исследования опираются на области химии , физики , биологии и информатики и имеют важное значение для областей биохимии , неорганической химии , физической химии и физической органической химии . Теоретик, работающий с вычислительными моделями, Хаммес-Шиффер объединяет классическую молекулярную динамику и квантовую механику в теории, которые имеют прямое отношение к различным экспериментальным областям. Изучая перенос протона, электрона и протон-связанного электронного переноса , Хаммес-Шиффер сформулировал общую теорию реакций протон-связанного электронного переноса, которая объясняет поведение протонов в процессах преобразования энергии. [ 2 ] [ 5 ] [ 6 ] Ее исследования расширили понимание туннелирования водорода и движения белков при 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 применима к различным экспериментальным результатам и имеет значение для таких областей, как белковая инженерия, разработка лекарств, [ 8 ] катализатор солнечных элементов и ферментативных реакций. [ 4 ] В 2024 году она была избрана членом Американского философского общества . [ 9 ]
Ранняя жизнь и образование
[ редактировать ]Хаммес-Шиффер получила степень бакалавра химии в Принстонском университете в 1988 году. Она защитила докторскую диссертацию. получил степень доктора химии в Стэнфордском университете в 1993 году после работы с Гансом К. Андерсеном . [ 10 ] [ 2 ] [ 3 ] Затем она работала с Джоном К. Талли в AT&T Bell Laboratories в качестве научного сотрудника-исследователя. [ 3 ]
Карьера
[ редактировать ]Хаммес-Шиффер занимала должности на факультете Университета Нотр-Дам в должности доцента химии и биохимии Клэр Бут Люс (1995–2000 гг.) и Университета штата Пенсильвания (2000–2012 гг.). [ 3 ] [ 11 ] В 2012 году она присоединилась к Университету Иллинойса в Урбана-Шампейн в качестве профессора химии Суонлунда. [ 8 ] где она оставалась до 2017 года. [ 12 ] С тех пор она возглавляла исследовательскую группу Хаммеса-Шиффера в Йельском университете , где Джона Гэмбла Кирквуда в 2018 году она была назначена профессором химии Стерлинга . , а в 2021 году — профессором химии [ 13 ] С января 2024 года она присоединится к профессорско-преподавательскому составу Принстонского университета. [ 14 ] Хаммес-Шиффер является автором или соавтором почти 200 статей и провела более 200 приглашенных докладов. [ 15 ]
Исследовать
[ редактировать ]Работа Хаммеса-Шиффера углубляется в первую очередь в три отдельные области химии: перенос электронов с протонами (PCET), ферментативные процессы и ядерно-электронный орбитальный метод. [ 16 ] Часть этих исследований занимается изучением кинетического изотопного эффекта — разницы в скорости реакции химического вещества в зависимости от того, какой изотоп присутствует.
Протон-связанный перенос электрона (PCET)
[ редактировать ]Применение ее работы в PCET прояснило природу различных химических механизмов и привело к созданию ее модели температурной зависимости скоростей PCET. [ 17 ] [ 18 ] В одном из таких процессов, окислении хинолов, изучался кинетический изотопный эффект на убихинол и пластохинол в зависимости от температуры, обнаружив, что свободная энергия активации больше для водорода, чем для дейтерия , а это означает, что реакция для водорода медленнее и, следовательно, необратима, если есть определенные условия. удовлетворены. [ 19 ] С тех пор это открытие было использовано другими исследователями для подтверждения идеи о том, что реакции могут быть или не быть однонаправленными, влияя на скорость реакции с помощью кинетического изотопного эффекта . [ 20 ] Кроме того, ее исследование PCET в комплексах железа с биимидазолином уточнило общее понимание PCET, доказав ее теорию о том, что скорость переноса электронов увеличивается под действием кинетического изотопного эффекта, поскольку «расстояние переноса протонов увеличивается, а расстояние переноса электронов уменьшается». [ 21 ] Эти механизмы помогли поддержать исследования других исследований PCET, в ее основной статье PCET «Теоретические исследования реакций переноса электрона с протонами». [ 17 ] его цитировали более 90 раз в различных статьях, от изучения движения белков до динамики ферментов. [ 22 ]
Ферментативные процессы
[ редактировать ]Хаммес-Шиффер изучает влияние квантового туннелирования и водородных связей на ферментативные реакции. Ее работа над соевой липоксигеназой-1 изменила общепринятое представление о ранее предложенной диаграмме туннельных областей. [ 23 ] обнаружив, что температурная зависимость KIE обратно пропорциональна друг другу и что активная динамика окружающей среды приводит к уменьшению KIE и способствует катализу. [ 24 ] Это открытие должно быть применимо к любым другим ферментам, которые могут переносить протон, поскольку существует не так много ферментных вариантов неионного переноса протона, и поэтому на протяжении всего процесса необходимо использовать туннелирование. [ 24 ]
Ядерно-электронный орбитальный метод (ЯО)
[ редактировать ]Хаммес-Шиффер также стала пионером в работе, которую она называет Ядерно-электронным орбитальным методом (NEO), который позволяет более точно оценить ядерные свойства, такие как плотность , геометрия , частоты , электронная связь и ядерные движения. [ 25 ] Как описано в ее статье «Включение ядерных квантовых эффектов в электронную структуру», ядро радиальной базисной функции , гауссовский алгоритм, 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 значительно превосходит другие методы, включающие ядерные квантовые эффекты, из-за способности метода рассчитывать колебательные состояния, отсутствия приближения Борна-Оппенгеймера и очевидного и неотъемлемого включения квантовых эффектов . [ 26 ]
В своем исследовании, опубликованном в сентябре 2016 года, Хаммес-Шиффер внесла свой вклад в обнаружение эффектов активного центра иона магния в комплексе кофактора расщепленного фосфата . 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. [ 27 ]
Почести и награды
[ редактировать ]Хаммес-Шиффер — член Американского физического общества (2010 г.), Американское химическое общество (2011 г.), Американская академия искусств и наук (2012 г.), Американская ассоциация содействия развитию науки (2013 г.), Национальная академия наук (2013 г.) и Биофизическое общество (2015 г.). [ 10 ] В 2014 году она была избрана членом Международной академии квантовых молекулярных наук . [ 4 ] [ 6 ] [ 7 ]
Хаммес-Шиффер получил ряд наград, в том числе следующие:
- 1996, Премия факультета раннего развития карьеры (CAREER), Национальный научный фонд (NSF) за работу над «Учетом квантовых эффектов при моделировании реакций переноса протона». [ 28 ]
- 2005, Премия Iota Sigma Pi за исследования Агнес Фэй Морган [ 3 ]
- 2005 г., Медаль Международной академии квантовых молекулярных наук. [ 7 ]
- 2008, Премия секции Акрон Американского химического общества [ 29 ]
- 2011, награда «Метод расширения исследований во времени» (MERIT), Национальные институты здравоохранения (NIH), 10-летний исследовательский грант для поддержки ее работы. [ 8 ]
- 2020, Премия Бурка Королевского химического общества. [ 30 ]
- 2021, Премия Американского химического общества в области теоретической химии. [ 31 ]
- 2021, Уилларда Гиббса от Чикагской секции Американского химического общества. медаль [ 32 ] [ 33 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Хаммес-Шиффер назван Стерлинговым профессором химии» . Йельские новости . Йельский университет. 26 октября 2021 г. . Проверено 16 ноября 2021 г.
- ^ Jump up to: а б с д «Шэрон Хаммес-Шиффер присоединяется к Chemical Reviews в качестве нового главного редактора» . ACS Химия для жизни . Американское химическое общество. 2 декабря 2014 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж «Премия Агнес Фэй Морган за исследования 2005 года Iota Sigma Pi» (PDF) . Йота Сигма Пи: Национальное почетное общество женщин-химиков . Проверено 15 июня 2015 г.
- ^ Jump up to: а б с «Шэрон Хаммес-Шиффер и Со Хирата избраны членами IAQMS» . Химия в Иллинойсе . Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн . Проверено 15 июня 2015 г.
- ^ Хаммес-Шиффер, Шэрон (21 декабря 2009 г.). «Теория протон-связанного переноса электрона в процессах преобразования энергии» . Отчеты о химических исследованиях . 42 (12): 1881–1889. дои : 10.1021/ar9001284 . ПМЦ 2841513 . ПМИД 19807148 .
- ^ Jump up to: а б «Шэрон Хаммес-Шиффер избрана членом Международной академии квантовых молекулярных наук» . ПННЛ . Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория. 2014 . Проверено 15 июня 2015 г.
- ^ Jump up to: а б с д «Шэрон Хаммес-Шиффер» . IAMQS . Проверено 15 июня 2015 г.
- ^ Jump up to: а б с «Шэрон Хаммес-Шиффер присоединяется к химическому факультету в Иллинойсе» . Химия в Иллинойсе . Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн. 2011. Архивировано из оригинала 4 мая 2017 года . Проверено 15 июня 2015 г.
- ^ «Американское философское общество приветствует новых членов в 2024 году» .
- ^ Jump up to: а б «Шэрон Хаммес-Шиффер назвала первого профессора химии Кирквуда» . Исследовательская группа Хаммеса-Шиффера . Йельский университет. 24 августа 2017 г. Проверено 15 февраля 2018 г.
- ^ «Шэрон Хаммес-Шиффер» . Химия в Иллинойсе . Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн . Проверено 15 июня 2015 г.
- ^ «Исследовательская группа Хаммеса-Шиффера» . Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн . Проверено 15 июня 2015 г.
- ^ «Исследовательская группа Хаммеса-Шиффера» . Проверено 20 ноября 2021 г.
- ^ «Совет утвердил 16 назначений преподавателей» . Внутри Принстона . Проверено 12 июля 2023 г.
- ^ Хаммес-Шиффер, Шарон. «Биографическая справка» (PDF) . Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн . Проверено 15 июня 2015 г.
- ^ «Обзор исследования – Исследовательская группа Хаммеса-Шиффера» . hammes-schiffer-group.org . Проверено 5 ноября 2016 г.
- ^ Jump up to: а б «Протон-связанный перенос электрона - Исследовательская группа Хаммеса-Шиффера» . hammes-schiffer-group.org . Проверено 6 ноября 2016 г.
- ^ Кнапп, Майкл Дж.; Рикерт, Кейт; Клинман, Джудит П. (17 апреля 2002 г.). «Температурно-зависимые изотопные эффекты в липоксигеназе-1 сои: корреляция туннелирования водорода с динамикой белков». Журнал Американского химического общества . 124 (15): 3865–3874. дои : 10.1021/ja012205t . ISSN 0002-7863 . ПМИД 11942823 .
- ^ Ладлоу, Мишель К.; Судаков Александр Владимирович; Хаммес-Шиффер, Шэрон (27 мая 2009 г.). «Теоретический анализ необычной температурной зависимости кинетического изотопного эффекта при окислении хинолов» . Журнал Американского химического общества . 131 (20): 7094–7102. дои : 10.1021/ja9001184 . ISSN 0002-7863 . ПМК 2710000 . ПМИД 19351186 .
- ^ Лю, Йи; Рот, Жюстин П. (8 января 2016 г.). «Пересмотренный механизм человеческой циклооксигеназы-2» . Журнал биологической химии . 291 (2): 948–958. дои : 10.1074/jbc.M115.668038 . ISSN 0021-9258 . ПМЦ 4705412 . ПМИД 26565028 .
- ^ Иорданова, Недялка; Декорне, Элен; Хаммес-Шиффер, Шэрон (1 апреля 2001 г.). «Теоретическое исследование электронного, протонного и протон-связанного электронного переноса в биимидазолиновых комплексах железа». Журнал Американского химического общества . 123 (16): 3723–3733. дои : 10.1021/ja0100524 . ISSN 0002-7863 . ПМИД 11457104 .
- ^ пабмеддев. «Цитируется для PubMed (выберите 11942823) — PubMed — NCBI» . www.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 7 ноября 2016 г.
- ^ Йонссон, Торлакур; Гликман, Майкл Х.; Сунь, Шуцзюнь; Клинман, Джудит П. (1 января 1996 г.). «Экспериментальные данные об обширном туннелировании водорода в липоксигеназной реакции: значение для ферментативного катализа». Журнал Американского химического общества . 118 (42): 10319–10320. дои : 10.1021/ja961827p . ISSN 0002-7863 .
- ^ Jump up to: а б Кнапп, Майкл Дж.; Рикерт, Кейт; Клинман, Джудит П. (1 апреля 2002 г.). «Температурно-зависимые изотопные эффекты в липоксигеназе-1 сои: корреляция туннелирования водорода с динамикой белков». Журнал Американского химического общества . 124 (15): 3865–3874. дои : 10.1021/ja012205t . ISSN 0002-7863 . ПМИД 11942823 .
- ^ «Ядерный электронно-орбитальный метод - Исследовательская группа Хаммеса-Шиффера» . hammes-schiffer-group.org . Проверено 8 ноября 2016 г.
- ^ Уэбб, Саймон П.; Иорданов, Цветелин; Хаммес-Шиффер, Шэрон (1 сентября 2002 г.). «Мультиконфигурационный ядерно-электронный орбитальный подход: учет ядерных квантовых эффектов в расчетах электронной структуры». Журнал химической физики . 117 (9): 4106–4118. Бибкод : 2002JChPh.117.4106W . дои : 10.1063/1.1494980 . ISSN 0021-9606 . S2CID 32064618 .
- ^ Чжан, Сиксуэ; Стивенс, Дэвид Р.; Гоял, Пуджа; Бингаман, Джейми Л.; Бевилаква, Филип К.; Хаммес-Шиффер, Шарон (6 октября 2016 г.). «Оценка потенциального воздействия ионов Mg активного сайта в комплексе рибозим-кофактор» . Журнал физической химии . 7 (19): 3984–3988. doi : 10.1021/acs.jpclett.6b01854 . ПМК 5117136 . ПМИД 27677922 .
- ^ «Логотип NSF. Награды факультета раннего развития карьеры (КАРЬЕРА)» . Национальный научный фонд . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года . Проверено 15 июня 2015 г.
- ^ Ван, Линда (24 ноября 2008 г.). «Премия секции Акрона достается Шэрон Хаммес-Шиффер». Новости химии и техники . 86 (47).
- ^ «Премия Бурка 2020» . Проверено 16 февраля 2021 г.
- ^ «Получатели 2021 года» . Американское химическое общество . Проверено 21 ноября 2021 г.
- ^ Тейлор, Александра А. (18 сентября 2021 г.). «Премия Уилларда Гиббса 2021 года Шэрон Хаммес-Шиффер» . Новости химии и техники . 99 (34). Архивировано из оригинала 22 июня 2023 года . Проверено 22 июня 2023 г.
- ^ «Шэрон Хаммес-Шиффер выигрывает премию Уилларда Гиббса 2021 года | Кафедра химии» . chem.yale.edu . Проверено 12 мая 2022 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Ахмед, Фарук (14 декабря 2015 г.). «Вопросы и ответы с Шэрон Хаммес-Шиффер» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 113 (1): 8–9. Бибкод : 2016PNAS..113....8A . дои : 10.1073/pnas.1523055113 . ПМЦ 4711864 . ПМИД 26668373 .
- 1966 года рождения
- Американские женщины-биохимики
- Американские химики XXI века
- Члены Американской академии искусств и наук
- Члены Национальной академии наук США
- Живые люди
- Вычислительные химики
- Выпускники средней школы Итаки (Итака, Нью-Йорк)
- Американские женщины-учёные XXI века
- Члены Американского физического общества
- Члены Американского философского общества