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上海绎模信息科技有限公司

eMolTech,计算科学的领航者

高斯在生命科学领域的应用

应用范例一:

探索具有多功能的“一劳永逸”智能光疗诊断剂仍然是一项有吸引力但极具挑战性的任务。本文采用分子工程巧妙设计了一种具有聚集诱导发射的可逆pH切换和近红外第二光敏剂,用于精确的肿瘤靶向荧光成像引导光疗。这项工作为癌症治疗的卓越多功能光治疗诊断学的发展提供了新的思路。

高斯软件的作用:
使用Gaussian16在M06-2X/6-311G(d,p)理论水平上确定的LUMO和HOMO的前沿分子轨道的几何形状。

参考文献:
De Novo Design of Reversibly pH-Switchable NIR-II Aggregation-Induced Emission Luminogens for Efficient Phototheranostics of Patient-Derived Tumor Xenografts. Peihong Xiao, et al. J. Am. Chem. Soc., 2023, 145(1): 334–344.

应用范例二:

AndA是一种Fe(II)/α-酮戊二酸(αKG)依赖性酶,是通过催化连续脱氢和异构化反应构建Anditomin (1)独特且拥挤的桥环系统的关键酶。这项研究解决了AndA的三种X射线晶体结构,其顶点形式以及与Fe(II),αKG和两种底物的配合物。晶体结构和突变实验确定了对催化作用很重要的几个关键氨基酸残基,并为AndA如何控制反应提供了见解。此外,计算计算验证了所提出的桥环形成反应机理,并揭示了转变过程中一系列构象变化的需求。

高斯软件的作用:
使用Gaussian16在UB3LYP / 6-31 + G(d,p))水平上探究了反应途径和重排机理。

参考文献:
Structural and Computational Bases for Dramatic Skeletal Rearrangement in Anditomin Biosynthesis. Yu Nakashima, et al. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140(30): 9743–9750.

应用范例三:

焦亡是一种新表征的免疫原性细胞死亡形式,作为一种有前途的癌症免疫治疗方法,正受到越来越多的关注。这项工作强调了如何利用光催化化学来开发有效的焦亡诱导剂。

高斯软件的作用:
使用Gaussian16在CAM-B3LYP/6-31G+g(d)水平上计算。DFT计算了分子轨道和能量,最低激发单重态和三重能量以及带隙。

参考文献:
Photocatalytic Superoxide Radical Generator that Induces Pyroptosis in Cancer Cells. Le Yu, et al. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144(25): 11326–11337.

应用范例四:

活性氧会破坏DNA,导致健康问题。主要的损伤产物8-氧代-7,8-二氢鸟嘌呤(8oG)由人腺嘌呤DNA糖基化酶同系物(MUTYH)修复。本研究使用分子动力学模拟和量子力学/分子力学技术,从代表修复途径不同阶段的DNA-蛋白质复合物启动,以绘制野生型MUTYH细菌同系物(MutY)的催化机制。

高斯软件的作用:
使用Gaussian 16在M06-2X/6-31G(d,p)水平上,通过扫描反应路径上的相关键距离来分离过渡态结构,以产生初步猜测,然后进行无限制的过渡态优化。通过ONIOM(M06-2X/6-311+G(2df,p):AMBERff14SB)单点计算得到反应吉布斯能量。

参考文献:
Distinctive Formation of a DNA–Protein Cross-Link during the Repair of DNA Oxidative Damage: Insights into Human Disease from MD Simulations and QM/MM Calculations. Dylan J. Nikkel, et al. J. Am. Chem. Soc. 2023, 145(24): 13114–13125

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