بيتر كولمان

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

كان بيتر أندرو كولمان (24 يوليو 1944 - 25 مايو 2001 [ 1 ] ) أستاذًا للكيمياء والكيمياء الصيدلانية في جامعة كاليفورنيا، سان فرانسيسكو .

يشتهر بعمله في الكيمياء الحاسوبية ، والنمذجة الجزيئية ، والمعلوماتية الحيوية ، وخاصة لدوره في تطوير مجال القوة AMBER وحزمة برامج الديناميكا الجزيئية . [ 2 ]

سيرة

حصل كولمان على درجة البكالوريوس من كلية غرينيل عام 1966، ودرجتي الماجستير والدكتوراه من جامعة برينستون عامي 1967 و1970 على التوالي. وكان مشرف أطروحته للدكتوراه ليلاند سي. ألين ، الحاصل على الدكتوراه عام 1956 من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تحت إشراف جون سي. سلاتر . بعد حصوله على منصب ما بعد الدكتوراه في جامعة كامبريدج مع ديفيد باكنغهام ، عُيّن كولمان أستاذاً مساعداً في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو، حيث أمضى بقية مسيرته المهنية.

في عام 1995، حصل على جائزة الحوسبة في الكيمياء من الجمعية الكيميائية الأمريكية .

في عام 2000، نشر كولمان مراجعةً رائدةً في مجلة "Accounts of Chemical Research" قدّم فيها طريقة مساحة سطح بواسون-بولتزمان للميكانيكا الجزيئية (MM-PBSA) كإطار عام لحساب الطاقات الحرة للأنظمة الجزيئية الحيوية. [ 3 ] جمع هذا النهج بين مسارات ديناميكيات الجزيئات في المذيبات الصريحة والكهروستاتيكية المتصلة، مما أتاح حساب طاقات الذوبان والارتباط الحرة بكفاءة ودقة فيزيائية أكبر مما كان ممكنًا سابقًا. وصفت المراجعة طريقة MM-PBSA بأنها التقدم الحاسم لما أسماه كولمان "العصر الرابع" للكيمياء الحاسوبية، وذلك بعد إرساء عمليات محاكاة مستقرة في المذيبات الصريحة في "العصر الثالث". أثبتت طريقة MM-PBSA قابليتها للتطبيق على نطاق واسع، حيث شملت طي البروتينات، واستقرار الأحماض النووية، والتعرف على البروتينات والبروتينات والحمض النووي الريبي، وارتباط الليجاندات.

في عام ١٩٩٨، نشرت مجموعة كولمان أول محاكاة ديناميكية جزيئية لبروتين، وهو النطاق الفرعي لرأس الفيلين، على نطاق الميكروثانية. [ ٤ ] كانت هذه أطول محاكاة جزيئية حيوية تم الإبلاغ عنها في ذلك الوقت، وأشارت التحليلات الطاقية باستخدام طريقة MM-PBSA للمسار، مقارنةً بالبنية البلورية، إلى نصف عمر طي يبلغ حوالي ١ ميكروثانية، وزمن طي إجمالي يبلغ حوالي ٤.٢ ميكروثانية. [ ٥ ] وهو أول تنبؤ قائم على الفيزياء لزمن طي البروتين. وقد تم تأكيد هذا التنبؤ لاحقًا تجريبيًا باستخدام حركية قفزة درجة الحرارة بالليزر (T-jump)، والتي قاست طي الفيلين عند ٤.٣ ميكروثانية. [ ٦ ] قدم هذا العمل رؤية ذرية لديناميكيات الطي، وأرسى معيارًا لمحاكاة الديناميكا الجزيئية طويلة المدى.

بعد نتائج تجربة التنبؤ ببنية البروتين CASP3، تعاون كولمان مع فريق ديفيد بيكر لتطبيق تحليل الطاقة باستخدام الديناميكا الجزيئية (MD) و MM-PBSA على النماذج المُولَّدة بواسطة برنامج Rosetta، مستخدمين هذه الأساليب الفيزيائية لتقييم وتحسين البنى المرشحة. وقد أظهروا معًا أن الديناميكا الجزيئية قادرة على تحسين بعض النماذج المُولَّدة بواسطة Rosetta، وأن MM-PBSA قادرة على التمييز بين البنى القريبة من البنية الأصلية من خلال الطاقة الحرة المتوقعة، مما يوفر مرشحًا فيزيائيًا في المرحلة النهائية من عملية التنبؤ بالبنية. [ 7 ] [ 8 ] وقد حفزت هذه النتائج الإصدارات اللاحقة من Rosetta على دمج مصطلحات طاقة فيزيائية أكثر تفصيلًا، بما في ذلك الكهروستاتيكية الكولومبية الصريحة، وجهود لينارد-جونز لتفاعلات فان دير فالس، والذوبان الضمني.

يمتد إرث مجال القوة AMBER الذي ابتكره كولمان إلى أساليب التنبؤ بالبنية الحديثة. فقد حاز برنامج AlphaFold، إلى جانب برنامج Rosetta، على جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2024 تقديرًا لإنجازاته الرائدة في التنبؤ ببنية البروتين، حيث وظّف التعلم العميق ومحاذاة التسلسلات المتعددة لتطوير النمذجة المقارنة، بينما كان برنامج Rosetta رائدًا في التنبؤ من الصفر وتصميم البروتينات. في سير عمل AlphaFold، تُستخدم خطوة استرخاء قائمة على AMBER لتصحيح الهندسة المحلية، وحل التداخلات الفراغية، وتحسين المعقولية الفيزيائية. هذا التكامل بين مصطلحات الطاقة القائمة على الفيزياء في تجميع Rosetta وتقييمها، وفي مسار تحسين AlphaFold، يُبرز كيف تستمر إسهامات كولمان في تشكيل طليعة علم الأحياء البنيوي الحاسوبي.

حصل على ميدالية جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو في عام 2018. [ 9 ]

مراجع

  1. ↑ ليفيت، مايكل؛ داجيت، فاليري (1 أغسطس 2001). "بيتر كولمان" . مجلة نيتشر للبيولوجيا التركيبية . 8 (8): 662. doi : 10.1038/90356 . ISSN 1545-9985 . 
  2. ↑ بايلي، كريستوفر آي. (1 أكتوبر 2001). "بيتر أ. كولمان، 1945-2001" . مجلة الفيزياء الحيوية . 81 (4): 2422. رمز Bibcode : 2001BpJ....81.2422B . doi : 10.1016/S0006-3495(01)75889-4 . ISSN 0006-3495 . 
  3. ↑ كولمان، بيتر أ.؛ ماسوفا، إيرينا؛ رييس، كارولينا؛ كون، بيرند؛ هو، شوانغ هونغ؛ تشونغ، ليليان؛ لي، ماثيو؛ لي، تاي سونغ؛ دوان، يونغ؛ وانغ، وي؛ دونيني، أوريولا؛ سيبلاك، بيوتر؛ سرينيفاسان، جايشاري؛ كيس، ديفيد أ.؛ تشيثام، توماس إي. (2000-12-01). "حساب هياكل وطاقات الجزيئات المعقدة: الجمع بين الميكانيكا الجزيئية ونماذج الوسط المتصل" . مجلة أبحاث الكيمياء . 33 (12): 889-897 . doi : 10.1021/ar000033j . ISSN 0001-4842 . 
  4. ↑ دوان، يونغ؛ كولمان، بيتر أ. (23 أكتوبر 1998). "مسارات إلى وسيط طي البروتين المرصود في محاكاة مدتها ميكروثانية واحدة في محلول مائي" . مجلة ساينس . 282 (5389): 740-744 . doi : 10.1126/science.282.5389.740 . ISSN 0036-8075 . 
  5. ↑ لي، ماثيو ر.؛ دوان، يونغ؛ كولمان، بيتر أ. (2000-06-01). "استخدام MM-PB/SA في تقدير الطاقات الحرة للبروتينات: تطبيق على الجزء الرأسي الأصلي، والوسيط، وغير المطوي من الفيلين" . البروتينات: التركيب، والوظيفة، وعلم الوراثة . 39 (4): 309-316 . doi : 10.1002/(SICI)1097-0134(20000601)39:4 < 309::AID-PROT40 > 3.0.CO ; 2-S . ISSN 0887-3585 . 
  6. ↑ كوبيلكا، جان؛ إيتون، ويليام أ.؛ هوفريشتر، جيمس (يونيو 2003). "اختبارات تجريبية لمحاكاة طي نطاقات الفيلين الفرعية" . مجلة البيولوجيا الجزيئية . 329 (4): 625-630 . doi : 10.1016/S0022-2836(03)00519-9 .
  7. ↑ لي، ماثيو ر.؛ بيكر، ديفيد؛ كولمان، بيتر أ. (2001-02-01). "توقعات بنية ذرات الكربون ألفا (Cα) بمتوسط ​​2.1 و1.8 أنغستروم على بروتينين صغيرين، HP-36 وS15" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 123 (6): 1040-1046 . doi : 10.1021/ja003150i . ISSN 0002-7863 . 
  8. ↑ لي، ماثيو ر.؛ تساي، جيري؛ بيكر، ديفيد؛ كولمان، بيتر أ. (أكتوبر 2001). "الديناميكا الجزيئية في المرحلة النهائية من التنبؤ ببنية البروتين" . مجلة البيولوجيا الجزيئية . 313 (2): 417-430 . doi : 10.1006/jmbi.2001.5032 .
  9. ↑ "ميدالية جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو" . مكتب رئيس الجامعة . تم الاطلاع عليه في 1 يوليو 2020 .