stringtranslate.com

Sharon Hammes-Schiffer

Sharon Hammes-Schiffer (nacida el 27 de mayo de 1966) es una química física que ha contribuido a la química teórica y computacional . Actualmente es profesora Sterling de Química en la Universidad de Yale . [1] Se ha desempeñado como editora principal y editora adjunta del Journal of Physical Chemistry [2] y editora asesora de Theoretical Chemistry Accounts . [3] Desde el 1 de enero de 2015 es editora en jefe de Chemical Reviews . [2]

Hammes-Schiffer estudia "reacciones químicas en solución, en proteínas y en interfaces electroquímicas, particularmente la transferencia de partículas cargadas que impulsan muchos procesos químicos y biológicos". [4] Su investigación se basa en las áreas de química , física , biología e informática y es importante para los campos de bioquímica , química inorgánica , química física y química física orgánica . Hammes-Schiffer, un teórico que trabaja con modelos computacionales, combina la dinámica molecular clásica y la mecánica cuántica en teorías que tienen relevancia directa para una variedad de áreas experimentales. Al estudiar la transferencia de protones, electrones y electrones acoplados a protones , Hammes-Schiffer ha formulado una teoría general de las reacciones de transferencia de electrones acoplados a protones que explica el comportamiento de los protones en los procesos de conversión de energía. [2] [5] [6] Su investigación ha mejorado la comprensión del túnel de hidrógeno y el movimiento de proteínas en la catálisis enzimática. [3] [7] Su grupo de investigación también ha desarrollado un enfoque orbital electrónico-nuclear que permite a los científicos incorporar efectos cuánticos nucleares en los cálculos de estructuras electrónicas. [7] Su trabajo tiene aplicación a una variedad de resultados experimentales y tiene implicaciones para áreas como la ingeniería de proteínas, el diseño de fármacos, [8] catalizadores de células solares y reacciones enzimáticas. [4]

Temprana edad y educación

Hammes-Schiffer completó su licenciatura en química en la Universidad de Princeton en 1988. Completó su doctorado. en química en la Universidad de Stanford en 1993 después de trabajar con Hans C. Andersen. [9] [2] [3] Luego trabajó con John C. Tully en AT&T Bell Laboratories como científica investigadora postdoctoral. [3]

Carrera

Hammes-Schiffer ocupó cargos en la facultad de la Universidad de Notre Dame como profesora asistente Clare Boothe Luce de Química y Bioquímica (1995-2000) y en la Universidad Estatal de Pensilvania (2000-2012). [3] [10] En 2012 se unió a la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign como Profesora Swanlund de Química, [8] donde permaneció hasta 2017. [11] Desde entonces, ha dirigido el Grupo de Investigación Hammes-Schiffer en Yale. University , donde fue nombrada Profesora de Química John Gamble Kirkwood en 2018, y Profesora de Química Sterling en 2021. [12] A partir de enero de 2024, se unirá a la facultad de la Universidad de Princeton. [13] Hammes-Schiffer es autor o coautor de casi 200 artículos y ha dado más de 200 charlas invitadas. [14]

Investigación

El trabajo de Hammes-Schiffer profundiza principalmente en tres áreas separadas de la química: transferencia de electrones acoplados a protones (PCET), procesos enzimáticos y el método orbital electrónico nuclear. [15] Una sección de esta investigación se dedica al estudio del efecto isotópico cinético , una diferencia en la velocidad de reacción de una sustancia química según el isótopo presente.

Transferencia de electrones acoplados a protones (PCET)

La aplicación de su trabajo en PCET ha dilucidado la naturaleza de varios mecanismos químicos y condujo a su modelo de tasas de PCET de dependencia de la temperatura. [16] [17] Uno de esos procesos, la oxidación de quinol, estudió el efecto isotópico cinético del ubiquinol y el plastoquinol con respecto a la temperatura, y descubrió que la energía libre de activación es mayor para el hidrógeno que para el deuterio , lo que significa que la reacción es más lenta para el hidrógeno y por lo tanto irreversible, si se cumplen condiciones específicas. [18] Desde entonces, otros investigadores han utilizado este hallazgo para reforzar la noción de que las reacciones pueden o no ser unidireccionales al influir en las velocidades de reacción con el efecto isotópico cinético . [19] Además, su estudio de PCET en complejos de hierro bi-imidazolina ha refinado la comprensión común de PCET, habiendo demostrado su teoría de que la tasa de transferencia de electrones aumenta bajo el efecto isotópico cinético a medida que "la distancia de transferencia de protones aumenta y la distancia de transferencia de electrones disminuye". " [20] Estos mecanismos han ayudado a respaldar la investigación de otros estudios de PCET, y su artículo principal de PCET, "Theoretical Studies of Proton-Coupled Electron Transfer Reactions", [16] ha sido citado más de 90 veces en artículos que van desde el estudio del movimiento de proteínas hasta dinámica enzimática. [21]

Procesos enzimáticos

Hammes-Schiffer estudia los efectos de los túneles cuánticos y los enlaces de hidrógeno en las reacciones enzimáticas. Su trabajo sobre la lipoxigenasa-1 de soja cambió la percepción común de un diagrama de región de túnel propuesto previamente, [22] encontrando que la dependencia de la temperatura de los KIE es inversamente proporcional entre sí y que la dinámica ambiental activa conduce a una menor cantidad de KIE y promueve la catálisis. [23] Este hallazgo debería ser aplicable a cualquier otra enzima que pueda transferir un protón debido al hecho de que no hay tantas opciones enzimáticas para la transferencia no iónica de un protón y, por lo tanto, se debe utilizar la tunelización durante todo el proceso. [23]

Método orbital electrónico nuclear (NEO)

Hammes-Schiffer también ha sido pionera en lo que ella llama el método orbital electrónico nuclear (NEO), que permite una estimación más precisa de propiedades nucleares como la densidad , la geometría , las frecuencias , el acoplamiento electrónico y los movimientos nucleares. [24] Como se describe en su artículo, "Incorporación de efectos cuánticos nucleares en la estructura electrónica", la función de base radial kernel , un algoritmo gaussiano utilizado para soportar máquinas vectoriales, se aplica para determinar orbitales electrónicos y moleculares. El enfoque NEO es específicamente aplicable para determinar los mecanismos exactos de las reacciones de transferencia de hidrógeno y al mismo tiempo tener en cuenta otras variables como los túneles cuánticos y la energía del punto cero . Hammes-Schiffer afirma que el enfoque NEO es significativamente ventajoso sobre otros métodos que incorporan efectos cuánticos nucleares debido a la capacidad del método para calcular estados vibratorios, su evitación de la aproximación de Born-Oppenheimer y su incorporación aparente e inherente de efectos cuánticos . [25]

En su estudio, publicado en septiembre de 2016, Hammes-Schiffer contribuyó a descubrir los efectos del sitio activo del ion magnesio en el complejo cofactor Scissile Phosphate . Descubrió que, en lugar del ion magnesio que se encuentra en el centro del complejo, el ion se encuentra en un sitio separado, denominado cara de Hoogsteen, donde reduce el pKa del complejo para facilitar una reacción de desprotonación necesaria para una autoescisión. reacción. [26]

Honores y premios

Hammes-Schiffer es miembro de la Sociedad Estadounidense de Física (2010), la Sociedad Estadounidense de Química (2011), la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias (2012), la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (2013), la Academia Nacional de Ciencias (2013) y Sociedad de Biofísica (2015). [9] Fue elegida miembro de la Academia Internacional de Ciencias Moleculares Cuánticas en 2014. [4] [6] [7]

Hammes-Schiffer ha recibido varios premios, incluidos los siguientes:

Referencias

  1. ^ "Hammes-Schiffer nombrado profesor de química Sterling". Noticias de Yale . Universidad de Yale. 26 de octubre de 2021 . Consultado el 16 de noviembre de 2021 .
  2. ^ abcd "Sharon Hammes-Schiffer se une a Chemical Reviews como nueva editora en jefe". Química ACS para la vida . Sociedad Química Americana. 2 de diciembre de 2014.
  3. ^ abcdef "Premio de investigación Iota Sigma Pi Agnes Fay Morgan 2005" (PDF) . Iota Sigma Pi: Sociedad Nacional de Honor de la Mujer en Química . Consultado el 15 de junio de 2015 .
  4. ^ abc "Sharon Hammes-Schiffer y So Hirata miembros electos de IAQMS". Química en Illinois . Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Consultado el 15 de junio de 2015 .
  5. ^ Hammes-Schiffer, Sharon (21 de diciembre de 2009). "Teoría de la transferencia de electrones acoplados a protones en procesos de conversión de energía". Cuentas de la investigación química . 42 (12): 1881–1889. doi :10.1021/ar9001284. PMC 2841513 . PMID  19807148. 
  6. ^ ab "Sharon Hammes-Schiffer elegida miembro de la Academia Internacional de Ciencias Moleculares Cuánticas". PNNL . Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico. 2014 . Consultado el 15 de junio de 2015 .
  7. ^ abcd "Sharon Hammes-Schiffer". IAMQS . Consultado el 15 de junio de 2015 .
  8. ^ abc "Sharon Hammes-Schiffer se une a la química en Illinois". Química en Illinois . Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. 2011. Archivado desde el original el 4 de mayo de 2017 . Consultado el 15 de junio de 2015 .
  9. ^ ab "Sharon Hammes-Schiffer nombrada profesora inaugural de química de Kirkwood". Grupo de investigación Hammes-Schiffer . Universidad de Yale. 24 de agosto de 2017 . Consultado el 15 de febrero de 2018 .
  10. ^ "Sharon Hammes-Schiffer". Química en Illinois . Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Consultado el 15 de junio de 2015 .
  11. ^ "El grupo de investigación Hammes-Schiffer". Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Consultado el 15 de junio de 2015 .
  12. ^ "El grupo de investigación Hammes-Schiffer" . Consultado el 20 de noviembre de 2021 .
  13. ^ "La junta aprueba 16 nombramientos de profesores". Dentro de Princeton . Consultado el 12 de julio de 2023 .
  14. ^ Hammes-Schiffer, Sharon. «Curriculum Vitae» (PDF) . Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Consultado el 15 de junio de 2015 .
  15. ^ "Resumen de la investigación - Grupo de investigación Hammes-Schiffer". hammes-schiffer-group.org . Consultado el 5 de noviembre de 2016 .
  16. ^ ab "Transferencia de electrones acoplados a protones - Grupo de investigación Hammes-Schiffer". hammes-schiffer-group.org . Consultado el 6 de noviembre de 2016 .
  17. ^ Knapp, Michael J.; Rickert, Keith; Klinman, Judith P. (17 de abril de 2002). "Efectos isotópicos dependientes de la temperatura en la lipoxigenasa-1 de soja: correlación de la tunelización de hidrógeno con la dinámica de las proteínas". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 124 (15): 3865–3874. doi :10.1021/ja012205t. ISSN  0002-7863. PMID  11942823.
  18. ^ Ludlow, Michelle K.; Soudackov, Alejandro V.; Hammes-Schiffer, Sharon (27 de mayo de 2009). "Análisis teórico de la dependencia inusual de la temperatura del efecto isotópico cinético en la oxidación del quinol". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 131 (20): 7094–7102. doi :10.1021/ja9001184. ISSN  0002-7863. PMC 2710000 . PMID  19351186. 
  19. ^ Liu, Yi; Roth, Justine P. (8 de enero de 2016). "Un mecanismo revisado para la ciclooxigenasa-2 humana". Revista de Química Biológica . 291 (2): 948–958. doi : 10.1074/jbc.M115.668038 . ISSN  0021-9258. PMC 4705412 . PMID  26565028. 
  20. ^ Iordanova, Nedialka; Decornez, Hélène; Hammes-Schiffer, Sharon (1 de abril de 2001). "Estudio teórico de la transferencia de electrones, protones y electrones acoplados a protones en complejos de biimidazolina de hierro". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 123 (16): 3723–3733. doi :10.1021/ja0100524. ISSN  0002-7863. PMID  11457104.
  21. ^ pubmeddev. "Citado en PubMed (seleccione 11942823) - PubMed - NCBI". www.ncbi.nlm.nih.gov . Consultado el 7 de noviembre de 2016 .
  22. ^ Jonsson, Thorlakur; Glickman, Michael H.; Sol, Shujun; Klinman, Judith P. (1 de enero de 1996). "Evidencia experimental de la tunelización extensa de hidrógeno en la reacción de la lipooxigenasa: implicaciones para la catálisis enzimática". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 118 (42): 10319–10320. doi :10.1021/ja961827p. ISSN  0002-7863.
  23. ^ ab Knapp, Michael J.; Rickert, Keith; Klinman, Judith P. (1 de abril de 2002). "Efectos de los isótopos dependientes de la temperatura en la lipoxigenasa-1 de soja: correlación de la tunelización de hidrógeno con la dinámica de las proteínas". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 124 (15): 3865–3874. doi :10.1021/ja012205t. ISSN  0002-7863. PMID  11942823.
  24. ^ "Método orbital electrónico nuclear - Grupo de investigación Hammes-Schiffer". hammes-schiffer-group.org . Consultado el 8 de noviembre de 2016 .
  25. ^ Webb, Simón P.; Iordanov, Tzvetelin; Hammes-Schiffer, Sharon (1 de septiembre de 2002). "Enfoque orbital electrónico-nuclear multiconfiguracional: incorporación de efectos cuánticos nucleares en los cálculos de estructuras electrónicas". La Revista de Física Química . 117 (9): 4106–4118. Código Bib : 2002JChPh.117.4106W. doi : 10.1063/1.1494980. ISSN  0021-9606. S2CID  32064618.
  26. ^ Zhang, Sixue; Stevens, David R.; Goyal, Puja; Bingaman, Jamie L.; Bevilacqua, Philip C.; Hammes-Schiffer, Sharon (6 de octubre de 2016). "Evaluación de los efectos potenciales de los iones de magnesio del sitio activo en el complejo ribozima-cofactor". La Revista de Letras de Química Física . 7 (19): 3984–3988. doi : 10.1021/acs.jpclett.6b01854. PMC 5117136 . PMID  27677922. 
  27. ^ "Premios NSF logoFaculty Early Career Development (CAREER)" . Fundación Nacional de Ciencia . Archivado desde el original el 3 de marzo de 2016 . Consultado el 15 de junio de 2015 .
  28. ^ Wang, Linda (24 de noviembre de 2008). "El premio de la sección Akron es para Sharon Hammes-Schiffer". Noticias de química e ingeniería . 86 (47).
  29. ^ "Premio Bourke 2020" . Consultado el 16 de febrero de 2021 .
  30. ^ "Destinatarios de 2021". Sociedad Química Americana . Consultado el 21 de noviembre de 2021 .
  31. ^ Taylor, Alexandra A. (18 de septiembre de 2021). "Premio Willard Gibbs 2021 a Sharon Hammes-Schiffer". Noticias de química e ingeniería . 99 (34). Archivado desde el original el 22 de junio de 2023 . Consultado el 22 de junio de 2023 .
  32. ^ "Sharon Hammes-Schiffer gana el premio Willard Gibbs 2021 | Departamento de Química". chem.yale.edu . Consultado el 12 de mayo de 2022 .

Otras lecturas