Research Focus Professor Warshel's

Research Focus


Professor Warshel's research covers a wide range of problems in modern biophysical chemistry. He and his coworkers have pioneered several of the most effective models for computer simulations of biological molecule. The studies of Warshel's group include the following:

Simulations of Enzyme Catalysis and Protein Action

Our early works paved the way for quantitative theoretical studies of enzymatic reactions. These works introduced the Hybrid - Quantum Mechanical / Molecular Mechanics (QM/MM) method and a microscopic approach for studies of electrostatic effects in proteins. The QM/MM and related approaches allow other scientists to study the energetics and dynamics of enzymatic reactions. Our group continues to push the frontiers of the field developing new approaches, studying complex effects such as quantum tunneling and entropic effects in enzymes and exploring the action of enzymes of special biological importance.q Simulating the Dynamics of Photobiological Processes

The first molecular dynamics simulation of a biological process was reported by Warshel in a 1976 study of the primary event of the vision process. Warshel's group continues to be very active in this field, studying ultrafast reactions such as the primary processes in the photosynthetic reaction center (where their theoretical study was the first to elucidate the correct electron transfer mechanisms) and the photoisomerization reaction in bacteriorhodopsin.

Simulation of Chemical Reactions in Solution

In order to understand enzymatic reactions it is crucial to have a quantitative picture of the corresponding reference reactions in solutions. The realization of this fact led Warshel's group to spend a major effort on studying the energetics and dynamics of chemical processes in solution. These studies include the use and development of various QM/MM approaches and related models for quantitative simulations of chemical reactions in solutions.

Electrostatic Energies in Macromolecules

Our early works involved the development of the first physically consistent models for studies of electrostatic energies in proteins. The use of these models led to the current realization that electrostatic energies provide the best way of correlating structure and function of biological molecules. The use of calculations of electrostatic energies in analyzing a wide range of biological problems is a major part of the research effort of Warshel's group. This includes evaluation of pKa's and redox potentials of proteins, drug designs, and studies of protein-protein interactions.

Protein Folding

The simplified model for protein folding introduced by Levitt and Warshel is now the method of choice in most studies of protein folding. Our recent effort in this direction has focused on developing innovative ways of using the results of the simplified model in the evaluation of the corrresponding free energies of more detailed all-atom models.

Results (Thai) 1:

การวิจัยมุ่งเน้นการวิจัย warshel


อาจารย์ครอบคลุมหลากหลายของปัญหาในทางเคมีชีวฟิสิกส์สมัยใหม่ เขาและเพื่อนร่วมงานของเขาได้เป็นหัวหอกในหลายรูปแบบที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับคอมพิวเตอร์จำลองของโมเลกุลทางชีวภาพ การศึกษาของกลุ่ม warshel ที่รวมถึงต่อไปนี้:

จำลองการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์และโปรตีนการกระทำ

งานแรกของเราปูทางสำหรับการศึกษาทฤษฎีเชิงปริมาณของปฏิกิริยาของเอนไซม์ ผลงานเหล่านี้นำมาใช้ไฮบริด - ควอนตัมกล / กลศาสตร์โมเลกุล (QM mm /) วิธีการและวิธีการกล้องจุลทรรศน์สำหรับการศึกษาผลกระทบของไฟฟ้​​าสถิตในโปรตีน ตารางเมตร / มม. และวิธีการที่เกี่ยวข้องกับการอนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์อื่น ๆ ในการศึกษา energetics และการเปลี่ยนแปลงของปฏิกิริยาของเอนไซม์กลุ่มของเรายังคงผลักดันพรมแดนของเขตของการพัฒนาวิธีการใหม่ที่ศึกษาผลกระทบที่ซับซ้อนเช่นการขุดอุโมงค์ควอนตัมและผลกระทบที่สึกกร่อนในเอนไซม์และการสำรวจการกระทำของเอนไซม์ของ importance.q ชีวภาพพิเศษจำลองการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการ photobiological

การจำลองการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลแรกของกระบวนการทางชีวภาพที่มีการรายงานโดย warshel ในการศึกษา 1976 ของเหตุการณ์หลักของกระบวนการวิสัยทัศน์ กลุ่ม warshel ยังคงที่จะใช้งานมากในด้านนี้การศึกษาปฏิกิริยาเร็วมากเช่นกระบวนการหลักในศูนย์การเกิดปฏิกิริยาการสังเคราะห์แสง (ที่ศึกษาทฤษฎีของพวกเขาเป็นครั้งแรกที่อธิบายกลไกการถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่ถูกต้อง) และปฏิกิริยา photoisomerization ใน bacteriorhodopsin.

การจำลองการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีในสารละลาย

เพื่อให้เข้าใจปฏิกิริยาของเอนไซม์ก็เป็นสิ่งสำคัญที่จะมีภาพเชิงปริมาณของการเกิดปฏิกิริยาการอ้างอิงที่สอดคล้องกันในการแก้ปัญหา สำนึกของความเป็นจริงนี้นำกลุ่ม warshel ที่จะใช้จ่ายเป็นความพยายามที่สำคัญในการศึกษา energetics และการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการทางเคมีในการแก้ปัญหาการศึกษาเหล่านี้รวมถึงการใช้และการพัฒนาของวิธีการต่างๆตารางเมตร mm / และรูปแบบที่เกี่ยวข้องกับการจำลองเชิงปริมาณของปฏิกิริยาเคมีในการแก้ปัญหา.

พลังงานไฟฟ้าสถิตในโมเลกุล

งานแรกของเราที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาของรูปแบบที่สอดคล้องกันทางร่างกายเป็นครั้งแรกสำหรับการศึกษาของพลังงานไฟฟ้าสถิต ในโปรตีนการใช้รูปแบบเหล่านี้จะนำไปสู่​​การก่อให้เกิดกระแสพลังงานไฟฟ้าสถิตที่ให้วิธีที่ดีที่สุดในการเทียบเคียงโครงสร้างและหน้าที่ของโมเลกุลทางชีวภาพ การใช้งานของการคำนวณของพลังงานไฟฟ้าสถิตในการวิเคราะห์ความหลากหลายของปัญหาทางชีวภาพเป็นส่วนสำคัญของความพยายามในการวิจัยของกลุ่ม warshel ของ นี้รวมถึงการประเมินผลของ pka และศักยภาพรีดอกซ์ของโปรตีนการออกแบบยาเสพติดและการศึกษาของปฏิกริยาระหว่างโปรตีน.

พับโปรตีน

แบบง่ายโปรตีนพับแนะนำให้รู้จักกับ Levitt และ warshel ขณะนี้วิธีการของทางเลือกในการศึกษาส่วนใหญ่ของการพับโปรตีนความพยายามล่าสุดของเราในทิศทางนี้ได้มุ่งเน้นในการพัฒนาวิธีการใหม่ของการใช้ผลของรูปแบบที่ง่ายขึ้นในการประเมินผลของ corrresponding พลังงานฟรีรายละเอียดเพิ่มเติมทุกรุ่นอะตอม

Results (Thai) 2:

วิจัยความ


Warshel ศาสตราจารย์วิจัยครอบคลุมปัญหา biophysical เคมีสมัยใหม่ เป็นผู้เขาและเพื่อนร่วมงานของเขาได้บุกเบิกหลายรุ่นสำหรับจำลองเครื่องคอมพิวเตอร์ของโมเลกุลชีวภาพมีประสิทธิภาพสูงสุด ศึกษากลุ่มของ Warshel รวมต่อไปนี้:

จำลองเร่งปฏิกิริยาเอนไซม์และโปรตีนการ

งานของเราเริ่มต้นปูทางสำหรับการศึกษาทฤษฎีเชิงปริมาณของปฏิกิริยาที่เอนไซม์ในระบบ งานเหล่านี้นำไฮบริด - กลควอนตัม / กลศาสตร์โมเลกุล (QM/MM) วิธีและวิธีกล้องจุลทรรศน์ศึกษาผลสถิตในโปรตีน QM/MM และวิธีที่เกี่ยวข้องช่วยให้นักวิทยาศาสตร์อื่น ๆ ศึกษาพลังและของปฏิกิริยาที่เอนไซม์ในระบบ กลุ่มของเรายังผลักดันขอบเขตของฟิลด์พัฒนาใหม่ ๆ ศึกษาผลกระทบที่ซับซ้อนเช่นการทันเนลควอนตัมและผล entropic ในเอนไซม์ และสำรวจการกระทำของเอนไซม์พิเศษ importance.q ชีวภาพ Dynamics ของ Photobiological กระบวนการเลียนแบบ

รายงานการจำลองพลศาสตร์โมเลกุลแรกของกระบวนการทางชีวภาพ โดย Warshel ในการศึกษา 1976 เหตุการณ์หลักการวิสัยทัศน์ กลุ่มของ Warshel ยังคงถูกใช้งานมากในฟิลด์นี้ ศึกษาปฏิกิริยา ultrafast เช่นกระบวนการหลักในปฏิกิริยา photosynthetic (ซึ่งการศึกษาทฤษฎีคนแรก elucidate กลไกการถ่ายโอนอิเล็กตรอนถูกต้อง) และปฏิกิริยา photoisomerization ใน bacteriorhodopsin

จากการจำลองของปฏิกิริยาทางเคมีในโซลูชัน

ความเข้าใจในปฏิกิริยาเอนไซม์ในระบบ จึงเป็นสิ่งสำคัญ มีภาพเชิงปริมาณของปฏิกิริยาการอ้างอิงที่เกี่ยวข้องในการแก้ไขปัญหา สำนึกของความเป็นจริงนี้นำกลุ่มของ Warshel จะใช้ความพยายามหลักในการศึกษาพลังและของกระบวนการเคมีในโซลูชัน การศึกษานี้รวมการใช้และพัฒนาวิธี QM/MM และแบบจำลองที่เกี่ยวข้องสำหรับการจำลองเชิงปริมาณของปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ในโซลูชั่น

พลังงานสถิตใน Macromolecules

การพัฒนาแบบจำลองทางกายภาพสอดคล้องแรกศึกษาพลังงานสถิตในโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับงานของเราก่อน การใช้แบบจำลองเหล่านี้นำกระทั่งปัจจุบันว่า พลังงานไฟฟ้าสถิตให้วิธีที่ดีที่สุดของกำลังรวบรวมโครงสร้างและหน้าที่ของโมเลกุลชีวภาพ ใช้คำนวณพลังงานไฟฟ้าสถิตในการวิเคราะห์ปัญหาทางชีวภาพที่หลากหลายเป็นส่วนสำคัญของความพยายามวิจัยของกลุ่มของ Warshel รวมทั้งการประเมินศักยภาพของ pKa และ redox ของโปรตีน ออกแบบยาเสพติด และการศึกษาของโปรตีนโปรตีนโต้

โปรตีนพับ

แบบง่ายสำหรับโปรตีนพับนำ โดยเลวิทท์และ Warshel เป็นวิธีการทางเลือกในการศึกษามากที่สุดของโปรตีนพับ ความพยายามล่าสุดของเราในทิศทางนี้ได้เน้นการพัฒนาวิธีการใหม่ของการใช้ผลลัพธ์ของแบบจำลองที่ง่ายในการประเมินพลังงานฟรี corrresponding ของแบบจำลองอะตอมทั้งหมดรายละเอียดเพิ่มเติม

Results (Thai) 3:

การวิจัยของการวิจัย warshel โฟกัส


ศาสตราจารย์ครอบคลุมความหลากหลายของปัญหาในวิชาเคมี biophysical ที่ทันสมัย เขาและผู้ร่วมงานได้มากที่สุดของเขาเป็นผู้นำรุ่นที่มี ประสิทธิภาพ สำหรับการจำลองแบบคอมพิวเตอร์ที่มีอณูชีววิทยาหลายแห่ง การศึกษาของกลุ่ม warshel รวมถึงต่อไปนี้:

จำลองของเอนไซม์ catalysis

โปรตีนและการดำเนินการการทำงานของเราปูทางให้การศึกษาในเชิงทฤษฎีในเชิงปริมาณของปฏิกิริยา enzymatic ใช้งานได้เหล่านี้ได้นำระบบไฮบริด - ควอนตัมกลไกระดับโมเลกุลกลศาสตร์(มม. QM /)วิธีการและแนวทางขนาดเล็กซึ่งเป็นการศึกษาของไฟฟ้าสถิตในโปรตีน แนวทางที่เกี่ยวข้องและมม. QM /ที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์อื่นๆเพื่อการศึกษา Dynamics และ energetics ของปฏิกิริยา enzymaticกลุ่มของเราจะเดินทางต่อไปยังกดพรมแดนของฟิลด์ที่การพัฒนาวิธีการรูปแบบใหม่การศึกษาผลกระทบความซับซ้อนเช่นการทันเนลควอนตัมและผลกระทบจาก entropic ในเอ็นไซม์และเพื่อการสำรวจการกระทำของเอ็นไซม์พิเศษทางชีววิทยาของความสำคัญ. Q จำลอง, Dynamics ของทางชีววิทยาแสงของ กระบวนการ

การสร้างแบบจำลอง Dynamics ระดับโมเลกุลเป็นครั้งแรกของกระบวนการทาง ชีวภาพ ที่ถูกรายงานโดย warshel ในปี 1976 การศึกษาของการจัดงานหลักของกระบวนการวิสัยทัศน์ที่ กลุ่มของ warshel ยังคงเป็นอย่างมากใช้งานในฟิลด์นี้การศึกษาเกิดปฏิกิริยา ultrafast เช่นกระบวนการหลักในศูนย์กลางการตอบสนองการเปลี่ยนแปลงในทางเคมีโดยอาศัยแสง(สถานที่ซึ่งการศึกษาในทางทฤษฎีของพวกเขาเป็นคนแรกที่จะอธิบายถึงกลไกการโอนอิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกต้อง)และการตอบสนอง photoisomerization ใน bacteriorhodopsin .

การจำลองการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีในโซลู ชัน

ในการสั่งซื้อเพื่อทำความเข้าใจเกิดปฏิกิริยา enzymatic เป็นสิ่งสำคัญในการมี ภาพ เชิงปริมาณของปฏิกิริยาการอ้างอิงที่เกี่ยวข้องในโซลูชัน ทำให้เป็นจริงได้ในความเป็นจริงแล้วรายการนี้นำกลุ่มของ warshel เพื่อใช้เวลาความพยายามที่สำคัญที่เกี่ยวกับการศึกษา Dynamics และ energetics ของกระบวนการทางเคมีในโซลูชันเหล่านี้รวมถึงการให้การศึกษาการใช้และการพัฒนาของต่างๆ QM /มม.วางแนวทางและรูปแบบที่เกี่ยวข้องสำหรับในเชิงปริมาณการจำลองการเกิดปฏิกิริยาเคมีในโซลูชัน.

พลังงานไฟฟ้าสถิตในชนิดเทอร์โม พลาสติก

ช่วงต้นของเราทำงานเกี่ยวข้องกับการพัฒนาที่เป็นครั้งแรกทาง กายภาพ รุ่นอย่างต่อเนื่องสำหรับการศึกษาของไฟฟ้าสถิตพลังงานโปรตีนใน.การใช้ของรุ่นนี้นำไปสู่หนทางสู่ความอยู่ในปัจจุบันซึ่งพลังงานไฟฟ้าสถิตเป็นวิธีที่ดีที่สุดของฟังก์ชันและโครงสร้าง correlating ของโมเลกุลของทางชีววิทยา การใช้การคำนวณพลังงานไฟฟ้าสถิตในการวิเคราะห์ทางเลือกที่หลากหลายของปัญหาทาง ชีวภาพ เป็นส่วนที่สำคัญของความพยายามการวิจัยที่มีอยู่ในกลุ่มของ warshel โรงแรมแห่งนี้รวมทั้งการประเมินผลของ pka redox และ ศักยภาพ ของโปรตีนรุ่นของง่ายขึ้นการศึกษาและการออกแบบให้ยาของการโต้ตอบโปรตีนโปรตีน.

โปรตีนพับ ได้

สำหรับพับได้โปรตีนจากเนื้อสัตว์ได้ Markets และ warshel ตอนนี้คือวิธีการที่เป็นทางเลือกในการศึกษามากที่สุดของโปรตีนแบบพับเก็บได้ความพยายามของเราเมื่อไม่นานมานี้ในทิศทางนี้ให้ความสำคัญกับการพัฒนาวิธีการเป็นนวัตกรรมใหม่ของการใช้ผลที่ได้จากรุ่นง่ายขึ้นในการประเมินผลของ corrresponding ที่พลังงานทดแทนแบบไม่เสียค่าบริการของรุ่นรายละเอียดทั้งหมด - อะตอมเพิ่มเติม