中文摘要：

申请人是北京大学以教育部“长江计划”引进的学术组长。在博士和博士后阶段分别师从加州理工学院的Marcus和哈佛大学的Karplus教授，回国前在得克萨斯A&M大学化学系任助理教授。在独立研究中发展了高效分子模拟方法等理论工具、提出了具有创新性的化学统计力学模型、深入探讨多组分溶液体系的热力学和动力学性质、紧密联系实验研究，真正做到理论对实验的指导和预言。一系列理论预言被实验研究组进行实验验证，其中包括Trpzip折叠机理及其对温度变化的响应、有机共溶剂对液态水结构和动力学的影响、甲酰磷酸合成酶内分子输运机制等。共发表SCI论文50余篇，其中《Science》《Cell》各一篇（第一或共同第一作者），《PNAS》3篇（1篇第一、1篇通讯作者），《JACS》4篇（通讯或共同通讯作者）。曾获Searle Scholar，Dreyfus新教授奖，Clauser Prize等奖励。

结论摘要：

1.应用传统分子动力学模拟对溶液中的化学反应进行理论研究面临取样与构象扫描速度慢的严重困难。我们进一步发展了之前提出的温度积分增强抽样方法，引入了多层次的温度积分增强策略，将QM/MM计算方法和增强抽样方法结合起来，也根据硬件技术发展和软件优化技术改写和优化程序，提高程序的计算速度。新发展的方法在勿需反应坐标和过渡态理论假设的条件下可以直接计算获得复杂条件下的化学反应的反应速率和反应机理。利用这一方法，成功模拟研究了DNA碱基自发翻转和多肽链折叠的细致热力学和动力学。研究了Claisen重排中的取代基效应及其反应机理和反应速率随溶剂发生的变化。受邀在Accounts of Chemical Research 上发表了一篇综述，详细介绍了这一方法发展和应用的近况。 2.针对无机盐和有机小分子水溶液的发展统计力学理论模型，解释了一系列热力学和动力学实验数据,并利用分子模拟对理论模型进行验证。对一个世纪以来长期困扰着物理化学和生物化学界的 Hofmeister序列提出了简单的可由实验直接验证的分子水平理论模型，成功解释了Hofmeister无机盐序列对蛋白质结构，溶解度，和对其他有机分子的溶解度的影响。受邀在J. Phys. Chem. Lett.写作一篇封面feature Perspective。杂志以Editorial 的形式单独对我们的工作进行了评论。 3.基因表达调控是一个重要研究领域，DNA通过自身结构的变化参与到调控过程中。通过理论计算详细研究了DNA序列，碱基修饰和溶剂等对其结构的影响。提出DNA别构效应的分子机理，证明了短程的性质变化对DNA长程性质如别构效应的影响。通过对哺乳动物全基因组CpG位点甲基化水平的分析，发现不同序列的甲基化水平分布的双峰性存在序列依赖的稳定性差异。通过分子动力学模拟，证明了不同的临近序列会改变CpG位点的结构，提出了DNA序列带来的结构差异会逐步影响生物学过程，从而参与到表观遗传学调控的机理。 发表论文共25篇，建立了一支由13名博士研究生和2名博士后组成的研究团队。获得日本化学会Distinguished Lectureship Award, CMOA Promising Scientist和Pople Medal等国际奖励，并作为学术带头人获得教育部创新团队支持，入选科技部创新人才推进计划中青年科技创新领军人才。