梅晔

男， 华东师范大学， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1998.09--2002.06，南京大学基础学科教学强化部，本科学生
2002.09--2007.06，南京大学化学化工学院，博士研究生
2007.06--2009.02，南京大学物理学系，博士后
2009.03--2012.07，华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，副研究员
2012.08至今，华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，研究员

研究领域和兴趣

计算化学和计算结构生物学

主要业绩

主要研究领域是发展面向复杂体系的多尺度模拟方法，近几年来主要研究方向是提高分子模拟的势函数可靠性和数据处理统计方法的可靠性，发表了一系列原创性的工作，包括1）将凝聚相下化学过程热力学性质的计算效率提高了几个数量级；2）发展基于分子裁剪方法的线性标度量子化学方法，研究蛋白质体系的折叠等动力学和热力学性质；3）发展新的生物大分子力场。
1. 将凝聚相下化学过程热力学性质的计算效率提高了几个数量级
发展多尺度方法比如量子力学/分子力学混合方法研究复杂化学过程是当前理论化学研究的一个趋势。然而，量子力学计算非常昂贵，尤其是当计算凝聚相体系下的自由能时，需要超过纳秒量级才有可能达到收敛的结果，所需要的计算时间往往以年计。因此，要想使得量子力学方法在生物体系中加以应用必须克服计算的瓶颈。我们通过严格的数学推导，从最小化统计平均值的标准差出发，推荐了一套最佳的自由能计算方案，使得计算量降低几个数量级。这项工作极大的提高了多尺度模拟方法在研究凝聚相下化学反应以及酶反应时的可靠性和可行性，成果以系列文章的形式发表于Journal of Chemical Theory and Computation以及Physical Chemistry & Chemical Physics.

2. 发展基于分子裁剪方法的线性标度量子化学方法
量子化学方法的计算量和内存需求随着体系尺寸的增加而急剧增加。这使得量子化学方法对于生物大分子体系的研究显得无能为力。为了实现线性标度，申请人发展了基于分子裁剪的分块方法MFCC，将MFCC方法与可极化的连续介质模型结合，在生物大分子的全量子化学计算中引入了溶剂化效应。我们在线性标度量子化学方法和极化电荷方面的工作得到了国内外同行的广泛关注。2014年，我们应邀在Accounts of Chemical Research, 2014, 47, 2795上发表综述文章。

3. 发展新的生物大分子力场
目前广泛使用的蛋白质分子力场主要存在两方面的缺陷，即缺乏极化效应以及主链二面角参数的不精确。为了克服这两方面的困难，我们参与发展了极化的蛋白质专一性电荷，将静电极化效应引入了蛋白质原子电荷，并且从结构、动力学和热力学等角度分别研究了引入极化电荷以后对分子模拟计算精度的改善，发表了包括J. Am. Chem. Soc.在内的一系列文章。应用极化电荷研究捕光蛋白FMO和PE545的能量传输机制，由此得到的色素分子在能量漏斗中的位置以及光谱形状与实验更加吻合。发展采用耦合的傅里叶展开级数替换蛋白质力场中主链二面角参数，以模型体系的量子化学计算为依据拟合参数。该套力场配合之前发展的极化模型，成功的实现了螺旋结构和β片层结构多肽的折叠模拟，并且对多种短肽二级结构分布的计算也显示出比传统AMBER力场更加接近实验值。建议了一套快速计算有机分子在有机溶剂中的范德华参数的方法，可以显著的提高有机分子溶剂化自由能的计算精度。

代表成果

1. Ji Changge, Mei Ye, Zhang John ZH, Chapter 10: Quantum Mechanics-Based Polarizable Force Field for Proteins, in Many-Body Effects and Electrostatics in Biomolecules, Pan Stanford Publishing, 2016

2. Wang, J.-N.; Liu, W.; Li, P.*, Mo, Y.*, Hu, W.; Zheng, J.; Pan, X.; Shao, Y.; Mei, Y.*, Accelerated computation of free energy profile at ab initio quantum mechanical/molecular mechanics accuracy via a semiempirical reference potential. 4. Adaptive QM/MM, Journal of Chemical Theory and Computation, 17, 3, 1318–1325 (2021) DOI: 10.1021/acs.jctc.0c01149

3. Hu, W.; Li, P.*; Wang, J.-N.; Xue, Y.; Mo, Y.*; Zheng, J.; Pan, X.; Shao, Y.; Mei, Y.*, Accelerated computation of free energy profile at ab initio quantum mechanical/molecular mechanics accuracy via a semiempirical reference-potential. 3. Gaussian smoothing on density-of-states, Journal of Chemical Theory and Computation, 16, 11, 6814-6822 (2020) DOI: 10.1021/acs.jctc.0c00794

4. Guo, J.; Yang, L.; Gao, Y.; Zhao, C.; Mei, Y.*; Song, Y.-Y.*, Insight of MOF environment-dependent enzyme activity via MOFs-in-nanochannels configuration, ACS Catalysis, 10, 5949-5958 (2020) DOI: 10.1021/acscatal.0c00591

5. Pan, X.; Li, P.; Ho J.; Pu J.*; Mei, Y.*; Shao, Y.*, Accelerated computation of free energy profile at ab initio quantum mechanical/molecular mechanical accuracy via a semi-empirical reference potential. II. Recalibrating semiempirical parameters with force matching, Physical Chemistry Chemical Physics, 21, 20595-20605 (2019) (selected as the 2019 PCCP Hot Article) DOI: 10.1039/C9CP02593F

6. Li, P.; Jia, X.; Pan, X.; Shao, Y.; Mei, Y.*, Accelerated computation of free energy profile at ab initio quantum mechanical/molecular mechanics accuracy via a semi-empirical reference potential. I. weighted thermodynamics perturbation, Journal of Chemical Theory and Computation, 14, 5583–5596 (2018) DOI: 10.1021/acs.jctc.8b00571

7. Liu, F. J.; Yang, Z. Y.; Yu, Y. M.; Mei, Y.*; Houk, K. N.*, Bimodal Evans–Polanyi relationships in dioxirane oxidations of sp3 C–H: Non-perfect synchronization in generation of delocalized radical intermediates, Journal of the American Chemical Society, 139, 16650–16656 (2017) DOI: 10.1021/jacs.7b07988

8. Jia, X. Y.; Wang, M. T. (co-first author); Shao, Y.; Koenig, G.; Brooks, B.; Zhang, J. Z. H.; Mei, Y.*, Calculations of solvation free energy through energy reweighting from molecular mechanics to quantum mechanics, Journal of Chemical Theory and Computation, 12, 499−511 (2016) DOI: 10.1021/acs.jctc.5b00920

9. Ji, C. G.; Mei, Y.*, Some practical approaches to treating electrostatic polarization of proteins, Accounts of Chemical Research, 47, 2795-2803 (2014) DOI: 10.1021/ar500094n

10. Mei‚ Y.; Ji‚ C. G.; Zhang‚ J. Z. H.*‚ A new quantum method for electrostatic solvation energy of protein‚ Journal of Chemical Physics‚ 125‚ 094906 (2006) DOI: 10.1063/1.2345201

*以上信息由高级会员个人更新和维护。