應(yīng)用范例一：

合理設(shè)計具有可調(diào)降解特性和最小生態(tài)毒性的農(nóng)藥是綠色化學(xué)的一大挑戰(zhàn)之一。本文報告了一個分層計算框架，該框架基于機(jī)械衍生的物理化學(xué)性質(zhì)和電子參數(shù)的截止值，將間接光降解的動力學(xué)和熱力學(xué)與生態(tài)毒性和性能的預(yù)測相結(jié)合。

高斯軟件的作用：
使用Gaussian軟件進(jìn)行了軌道分析(HOMO,LUMO)及NBO成鍵分析，可以更好地理解取代基對光降解速率的影響，從而為基于現(xiàn)有農(nóng)藥核心的新類似物的設(shè)計提供了軌跡。

參考文獻(xiàn)：
Structure-to-process design framework for developing safer pesticides. JESSICA M. LEWER, et al. Sci. Adv., 2022, 8(13): eabn2058. DOI: 10.1126/sciadv.abn2058

應(yīng)用范例二：

植物含有快速進(jìn)化的特化酶，支持功能多樣化的天然產(chǎn)物的生物合成。在O-羥基化的反羥基肉桂酰輔酶A底物的α碳中發(fā)現(xiàn)了獨特的質(zhì)子交換機(jī)制。量子力學(xué)和分子動力學(xué)模擬進(jìn)一步支持了這種關(guān)鍵機(jī)制，用于降低香豆素生產(chǎn)中限速反式至順式異構(gòu)化步驟的活化能。

高斯軟件的作用：
使用Gaussian軟件對所有提出的中間體進(jìn)行了密度泛函理論計算并使用GAFF參數(shù)和RESP電荷對基底進(jìn)行處理。

參考文獻(xiàn)：
Emergence of a proton exchange-based isomerization and lactonization mechanism in the plant coumarin synthase COSY. Colin Y. Kim, et al. Nat. Commun., 2023, 14: 597.

應(yīng)用范例三：

1，2-順式糖苷鍵的立體選擇性形成是碳水化合物合成的主要瓶頸。本文研究?；Ｗo(hù)基團(tuán)中的電子密度如何通過微調(diào)遠(yuǎn)程參與的效率來影響立體選擇性。開發(fā)了一種用于糖合成的α選擇性半乳糖構(gòu)建塊，隨后用于表現(xiàn)出完全立體選擇性的自動化聚糖組裝。

高斯軟件的作用：
使用Gaussian軟件計算對糖基化的中間體（糖基陽離子）進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，通過合理設(shè)計開發(fā)α選擇性構(gòu)建模塊，從而為如何微調(diào)糖基化的選擇性和效率提供指導(dǎo)點。

參考文獻(xiàn)：
The influence of the electron density in acyl protecting groups on the selectivity of galactose formation. Kim Greis, et al. J. Am. Chem. Soc., 2022, 144(44): 20258–20266.

應(yīng)用范例四：

石灰質(zhì)土壤覆蓋了三分之一的土地，由于鐵在高pH值下的水溶性差，導(dǎo)致植物出現(xiàn)嚴(yán)重的生長缺陷。本文提出了大麥YS1(HvYS1)的三種冷凍電子顯微鏡結(jié)構(gòu)，與Fe(III)-脫氧檸檬酸(Fe(III)-DMA)復(fù)合物，以及與鐵結(jié)合的合成DMA類似物(Fe(III)-PDMA)復(fù)合物。

高斯軟件的作用：
使用Gaussian軟件計算結(jié)構(gòu)的幾何優(yōu)化和靜電勢計算, 揭示黃條轉(zhuǎn)運蛋白結(jié)構(gòu)的土壤鐵-含鐵載體吸收機(jī)制。根據(jù)結(jié)構(gòu)的含鐵載體類似物設(shè)計能夠用作農(nóng)業(yè)中的強(qiáng)效肥料。

參考文獻(xiàn)：
Uptake mechanism of iron-phytosiderophore from the soil based on the structure of yellow stripe transporter. Atsushi Yamagata, et al. Nat. Commun., 2022, 13: 7180.