导师风采
蔡文生
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个人信息

Personal Information

  • 教授
  • 导师类别:博士生导师
  • 性别: 女
  • 学历:博士研究生
  • 学位:博士

联系方式

Contact Information

  • 所属院系:化学学院
  • 所属专业: 分析化学
  • 邮箱 : wscai@nankai.edu.cn
  • 工作电话 : 022-23503430

个人简介

Personal Profile

蔡文生, 南开大学教授, 博士生导师.1994 年获中国科学技术大学博士学位,在法国南锡大学进行为期一年的博士后研究。主要从事分子模拟与理论化学计算领域的研究工作, 发展了一系列增强采样和自由能计算新方法,开展了一系列新算法在复杂化学和生物过程、蛋白质-配体结合自由能计算以及分子机器运动机制和抗冻蛋白抗冻机制解析中的应用研究。并利用最新提出的增强采样方法开发了开源标准结合自由能计算软件BFEE和更新版本BFEE2。主持多项国家自然基金项目和国际合作交流项目。目前正在开展基于人工智能的抗菌肽从头设计和分子模拟新方法及应用研究。在Nat. Proc., J. Am. Chem. Soc., Acc. Chem. Res., Chem.Sci.等SCI期刊发表论文300余篇。

实验室主页:https://chinfo.nankai.edu.cn


  • 研究方向Research Directions
分子模拟、人工智能,计算化学,化学信息学
2. 机电结构优化与控制 研究内容:在对机电结构进行分析和优化的基础上,运用控制理论进行结构参数的调整,使结构性能满足设计要求。1. 仿生结构材料拓扑优化设计, 仿生机械设计 研究内容:以仿生结构为研究对象,运用连续体结构拓扑优化设计理论和方法,对多相仿生结构(机构)材料进行2. 机电结构优化与控制 研究内容:在对机电结构进行分析和优化的基础上,运用控制理论进行结构参数的调整,使结构性能满足设计要求。1. 仿生结构材料拓扑优化设计, 仿生机械设计 研究内容:以仿生结构为研究对象,运用连续体结构拓扑优化设计理论和方法,对多相仿生结构(机构)材料进行整体布局设计。 整体布局设计。
团队展示

https://chinfo.nankai.edu.cn

图片1


项目情况

(1) 国家自然科学基金, 面上项目,22373051, 基于机器学习的抗菌肽从头设计, 2024-01-01 至2027-12-31, 项目负责人。

(2) 国家自然科学基金, 面上项目,22073050, 基于人工智能的重要性采样方法及应用研究,2021-01-01 至 2024-12-31, 项目负责人。

(3) 物质绿色创造与制造海河实验室, 自由探索项目, ZYTS202105, 基于分子模拟的大分子-大分子相互作用的理论表征方法, 2022-01 至 2022-12, 项目负责人。

(4) 国家自然科学基金, 面上项目, 21773125, 面向计算机辅助分子机器设计的模拟方法和应用研究, 2018-01-01 至 2021-12-31, 项目负责人。

(5) 天津市自然科学基金, 面上项目, 18JCYBJC20500, 重要性采样方法用于纳米机器中复杂分子运动的模拟研究, 2018-04 至 2021-03, 项目负责人。

(6) 国家自然科学基金,面上项目,21373117,基于环糊精构筑的分子器件的模拟研究,2014-01至2017-12,项目负责人。


报考意向
招生信息
化学学院
硕士研究生
  • 序号
  • 专业
  • 招生人数
  • 年份
博士研究生
  • 序号
  • 专业
  • 招生人数
  • 年份
报考意向
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毕业院校:
所学专业:
报考类型:
博士
硕士
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备注:
科研项目

(1) 国家自然科学基金, 面上项目,22373051, 基于机器学习的抗菌肽从头设计, 2024-01-01 至2027-12-31, 项目负责人。

(2) 国家自然科学基金, 面上项目,22073050, 基于人工智能的重要性采样方法及应用研究,2021-01-01 至 2024-12-31, 项目负责人。

(3) 物质绿色创造与制造海河实验室, 自由探索项目, ZYTS202105, 基于分子模拟的大分子-大分子相互作用的理论表征方法, 2022-01 至 2022-12, 项目负责人。

(4) 国家自然科学基金, 面上项目, 21773125, 面向计算机辅助分子机器设计的模拟方法和应用研究, 2018-01-01 至 2021-12-31, 项目负责人。

(5) 天津市自然科学基金, 面上项目, 18JCYBJC20500, 重要性采样方法用于纳米机器中复杂分子运动的模拟研究, 2018-04 至 2021-03, 项目负责人。

(6) 国家自然科学基金,面上项目,21373117,基于环糊精构筑的分子器件的模拟研究,2014-01至2017-12,项目负责人。



研究成果

2020年以来主要成果 (完整成果目录请访问实验室主页:https://chinfo.nankai.edu.cn):

(1)    Zhou,H. X.; Fu, H. H.;* Shao, X. G.;* Cai, W. S.* Identification of novelinhibitors for epidermal growth factor receptor tyrosine kinase using absolutebinding free-energy simulations. Int. J. Biol. Macromol. 2025,304, 140989.

(2)    Liu, H.; Ding, Y.; Mazurkewich,S.; Pei, W. W.; Wei, X. X.; Larsbrink, J.; Chipot, C.*; Hong, Z. Y.*; Cai,W. S.*; Zong, Z. Y.* Boosting Enzyme Activity in Biomass Conversion byModulating the Hydrolysis Process of Cellobiohydrolases. ACS Catal. 2024,14(21), 16044–16054.

(3)    Liu,X. Y.; Xing, J. Y.; Fu, H. H.; Shao, X. G.;* Cai, W. S.* AnalyzingMolecular Dynamics Trajectories Thermodynamically through ArtificialIntelligence. J. Chem. Theory Comput. 2024, 20(2), 665−676.

(4)     Shao, D. H.; Zhang, Z. T.; Liu, X. Y.;Fu, H. H.;* Shao, X. G.;* Cai, W. S.* Screening Fast-mode Motion inCollective Variable Discovery for Biochemical Processes. J. Chem. TheoryComput. 2024, 20(23),10393-10405.

(5)    Fu,H. H.; Bian, H. W.; Shao, X. G.;* Cai, W. S.* Collective Variable-BasedEnhanced Sampling: From Human Learning to Machine Learning. J. Phys. Chem.Lett. 2024,15(6), 1774−1783.

(6)    Liu,X.Y.; An, H. L.; Cai, W. S.*; Shao, X. G.* Deep Learning in SpectralAnalysis: Modeling and Imaging. TrAC,Trends Anal. Chem. 2024, 172, 117612.

(7)    Hao, Y. L.; Liu, X. Y.; Fu, H.H.; Shao, X. G.*; Cai, W. S.* PGAT-ABPp: harnessing protein languagemodels and graph attention networks for antibacterial peptide identificationwith remarkable accuracy. Bioinformatics, 2024, 40(8), btae497.

(8)    Fu,H. H.; Chipot, C.; Shao, X. G.;* Cai, W. S.* Achieving Accurate StandardProtein−Protein Binding Free Energy Calculations through the Geometrical Routeand Ergodic Sampling. J. Chem. Inf. Model. 2023, 63(8),2512−2519.

(9)    Fu, H. H.; Liu, H.;Xing, J. Y.; Zhao, T.; Shao, X. G.;* Cai, W. S.* Deep-Learning-Assisted Enhanced Sampling for Exploring MolecularConformational Changes. J. Phys. Chem. B. 2023, 127(46),9926−9935.

(10) Zhou,H. X.; Fu, H. H.*; Shao, X. G.; Cai, W. S.* Binding Thermodynamics ofFourth-Generation EGFR Inhibitors Revealed by Absolute Binding Free EnergyCalculations. J. Chem. Inf. Model. 2023, 63(24), 7837-7846.

(11) Fu,H. H.; Chen, H. C.; Blazhynska, M.; Goulard Coderc de Lacam, E.; Szczepaniak,F.; Pavlova, A.; Shao, X. G.; Gumbart, J. C.; Dehez, F.; Roux, B.; Cai, W.S.;*Chipot, C.* Accurate Determination of Protein: Ligand Standard Binding FreeEnergies from Molecular Dynamics Simulations. Nat.Protoc. 2022,17(4), 1114-1141.

(12)  Chen, H. C.; Liu, H.; Feng, H. Y.; Fu, H. H.; Cai, W. S.;*Shao, X. G.;* Chipot, C.* MLCV: Bridging Machine-Learning-Based DimensionalityReduction and Free-Energy Calculation. J.Chem. Inf. Model. 2022, 62, 1−8.

(13) Fu,H. H.; Zhou, Y.; Jing, X.; Shao, X. G.;* Cai, W. S.*Meta-Analysis Reveals That Absolute Binding Free-Energy Calculations ApproachChemical Accuracy. J. Med. Chem. 2022,65, 12970−12978.

(14) Wang,K.; Shao, X. G.;* Cai, W. S.* Binding Models of Aβ42 Peptide withMembranes Explored by Molecular Simulations. J. Chem. Inf. Model. 2022,62, 6482−6493.

(15) Liu,H.; Fu, H. H.; Chipot, C.;* Shao, X. G.;* Cai, W. S.* AccurateDescription of Solvent-Exposed Salt Bridges with a Non-Polarizable Force FieldIncorporating Solvent Effects. J. Chem. Inf. Model. 2022, 62, 3863−3873.

(16)  Cui, S. L.; Zhang, W. J.; Shao, X. G.;*Cai, W. S.* Hyperactive Antifreeze Proteins Promote Ice Growth beforeBinding to It. J. Chem. Inf. Model. 2022, 62, 5165−5174.

(17) Zhang,H.; Guo, Y. C.; Chipot, C.; Cai, W. S.;* Shao, X. G.*Nanomachine-Assisted Ion Transport Across Membranes: From Mechanism to RationalDesign and Applications. J. Phys. Chem. Lett. 2021, 12(13),3281-3287.

(18) Fu,H. H.; Chipot, C.; Cai, W. S.;* Shao, X. G.* Repurposing ExistingMolecular Machines through Accurate Regulation of Cooperative Motions. J.Phys. Chem. Lett. 2021, 12(1), 613-619.

(19) Fu,H. H.; Chen, H. C.; Cai, W. S.;* Shao, X. G.;* Chipot, C.* BFEE2:Automated, Streamlined, and Accurate Absolute Binding Free-Energy Calculations.J. Chem. Inf. Model. 2021,61(5), 2116-2123.

(20)  Chen, H. C.; Fu, H. H.; Chipot, C.;* Shao, X. G.;* Cai W. S.*Overcoming Free-Energy Barriers with a Seamless Combination of a Biasing Forceand a Collective Variable-Independent Boost Potential. J. Chem. Theory Comput. 2021,17, 3886−3894.

(21) Liu, H.; Fu, H. H.; Chipot, C.;* Shao, X. G.;* Cai,W. S.* Accuracy of Alternate Non-Polarizable Force Fields for theDetermination of Protein–Ligand Binding Affinities Dominated by Cation–πInteractions. J. Chem. Theory Comput.2021, 17, 3908−3915.

(22)  Liu, H.; Fu, H. H.; Shao, X. G.;* Cai, W. S.;* Chipot, C.*Accurate Description of Cation−π Interactions in Proteins with a NonpolarizableForce Field at No Additional Cost. J. Chem. Theory Comput. 2020,16, 6397−6407.

(23)  Fu, H. H.; Chen, H. C.; Wang, X. A.; Chai, H.; Shao, X. G.;* Cai,W. S.;* Chipot, C.* Finding an Optimal Pathway on a MultidimensionalFree-Energy Landscape. J. Chem. Inf. Model. 2020, 60, 5366–5374.


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