大分子电子相关方法及在化学反应中的应用

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21103086
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    李伟
  • 依托单位：
    南京大学
  • 学科分类：
    B0301.化学理论与方法
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

本项目致力于发展用于大分子精确计算的电子相关方法- - 分子中的簇(CIM)方法，并将其应用于化学反应机理的研究。CIM的基本思想是在局域轨道表象下，把大分子的电子相关计算，分解为若干子体系的计算。针对大分子体系的化学反应研究，我们将发展基于Restricted Open-shell Hartree-Fock (ROHF)或Unestricted Hartree-Fock(UHF)的开壳层CIM方法，用于反应自由基中间体的二级多体微扰(MP2)和耦合簇(CC)计算；还将把CIM方法在闭壳层MP2水平上推广到解析能量梯度的计算，以用于大分子几何构型的优化；进一步采用对不同区域使用不同水平计算方法的多层CIM方法，研究酶反应的能垒和催化机理。我们期望该方法可以媲美量子力学/分子力学(QM/MM)组合方法，能够广泛应用于酶等生物大分子的全量子研究。

结项摘要

在本项目中，我们在前期工作的基础上，进一步发展改进了两种线性标度的量子化学方法，包括推广的基于能量的分块（GEBF）方法和基于局域轨道的分子中的簇（CIM）方法，并取得了一些显著进展：(1) 在GEBF方法框架下，将该方法与显式相关F12方法相结合，分别在MP2和耦合簇CCSD(T)水平上实现了大分子簇在基组极限下的精确计算，并结合多层次模型，计算了含几千个原子的超大分子簇。此外，还改进了GEBF梯度的计算精度，并用于生物大分子的超快从头算动力学模拟；(2) 在CIM方法框架下，通过引入中程电子相关、改进分子簇及虚轨道的构建等，使得该方法能够用于多种基组下的相对能量计算，精度和速度都比以前大大提高。改进的CIM方法适用于生物体系和金属氧化物在多种基组下的计算，其中后者目前难以使用GEBF处理。(3) 基于以上两种方法的发展，进一步完善了具有自主知识产权的量子化学程序 (Low Scaling Quantum Chemistry, 简称LSQC)。. 本项目的研究成果共发表论文9篇，其中项目负责人通讯作者或第一作者论文5篇，主要发表在国际重要期刊上，如J. Chem. Theory Comput.，J. Chem. Phys.，Phys. Chem. Chem. Phys.。项目负责人在国内或国际重要学术会议上作邀请或口头报告4次，并获得2014年中国化学会唐敖庆青年理论化学奖。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Cluster-in-molecule local correlation method for large systems
大系统的分子内簇局部相关方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Science China Chemistry
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Wei Li;Shuhua Li
  • 通讯作者：
    Shuhua Li
Generalized Energy-Based Fragmentation CCSD(T)-F12a Method and Application to the Relative Energies of Water Clusters (H2O)(20)
广义能量碎裂CCSD(T)-F12a方法及其在水团簇相对能量(H2O)中的应用(20)
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Journal of Chemical Theory and Computation
  • 影响因子：
    5.5
  • 作者：
    Kedong Wang;Wei Li;Shuhua Li
  • 通讯作者：
    Shuhua Li
Linear scaling explicitly correlated MP2-F12 and ONIOM methods for the long-range interactions of the nanoscale clusters in methanol aqueous solutions
线性标度明确关联 MP2-F12 和 ONIOM 方法，用于甲醇水溶液中纳米级团簇的长程相互作用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Journal of Chemical Physics
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Wei Li
  • 通讯作者：
    Wei Li
A comprehensive theoretical study of the hydrogen bonding interactions and microscopic solvation structures of a pyridyl-urea-based hydrogelator in aqueous solution
水溶液中吡啶基脲基水凝胶剂氢键相互作用和微观溶剂化结构的综合理论研究
  • DOI：
    10.1016/j.comptc.2012.11.011
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Computational and Theoretical Chemistry
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Suci Meng;Wei Li;Xiulian Yin;Jimin Xie
  • 通讯作者：
    Jimin Xie
A refined cluster-in-molecule local correlation approach for predicting the relative energies of large systems
用于预测大型系统相对能量的改进的分子内簇局部相关方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Physical Chemistry Chemical Physics
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Wei Li;Yang Guo;Shuhua Li
  • 通讯作者：
    Shuhua Li

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其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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