N.E.T.学术卓越奖之获奖者系列丨物理化学博士生黄开放:计算赋能的蛋白质研究新视角

Kaifang Huang Wins 2025 N.E.T. Award for Research Excellence

华东师范大学-上海纽约大学联合培养研究生项目(简称N.E.T.), 旨在加快双方联合研究建设,华东师范大学研究生将有机会师从上海纽约大学教授,获得独特的科研体验。

为进一步激发学生科研兴趣,鼓励推动学生积极投入N.E.T.项目,今年上海纽约大学再度联合华东师范大学共推第四届N.E.T.学生奖项。此次推出的两个奖项,分别是学术卓越奖 (Research Excellence Award) ,及项目服务奖 (Community Impact Award) 。

Kaifang Huang  
黄开放  
华东师范大学—上海纽约大学联合培养研究生项目(N.E.T.)  
2021级物理化学专业博士研究生

经过激烈的遴选与多轮评审,N.E.T.项目物理化学专业博士研究生黄开放荣获第四届N.E.T.学术卓越奖。对他而言, “这份荣誉是对过去努力的极大肯定,也是激励我迎接更大挑战的重要力量。” 入学以来,黄开放师从上海纽约大学张增辉教授,致力于利用物理、化学、生物和人工智能的交叉方法,研究生物大分子尤其是蛋白质的结构与功能机制。

学科交叉,助力复杂生物体系研究

在谈及研究动机时,黄开放表示:“令我最兴奋的,无疑是揭示自然界中未知奥秘的过程。长期以来,人们在设计药物时,认为其与靶标蛋白结合得越紧密越好。然而,近期我们通过分子动力学模拟药物与蛋白的结合和解离过程,发现这一过程需要跨越一个能垒,同时,我们还定量计算出该能垒的大小。而这,才是决定二者是否能结合的关键。这一发现表明,药物设计既要关注结合后的稳定性,也要重视跨越这一能垒的难易程度。”

在实验室里,他和团队构建原子级的蛋白质模型,运用基于物理力场的模拟方法,提取分子的动力学速率与能量景观,探索分子运动背后的生理意义。拥有物理学本科学位、曾在生命科学项目中学习两年、现攻读化学博士,黄开放的学术背景天然具有交叉优势。他表示:“我的研究需要将物理理论、化学原理、生物知识与AI算法融合在一起,用以解析蛋白质等大分子的复杂行为。”

来自导师的全方位指导

作为中国物理与计算化学领域的知名学者,张增辉教授对黄开放的科研训练起到了至关重要的作用。从提出研究问题、推导理论模型,到修改论文草稿、校验图表数据,张教授始终亲力亲为。“张教授为我构建了扎实的理论基础,也教会我如何进行严谨的学术表达。他参与科研的每一个环节,使我在学习过程中受益良多。” 黄开放如此说道。

Kaifang Huang 
▲  黄开放参加2024-2025学年N.E.T学生奖项遴选

谈到加入N.E.T.项目后度过的时光,黄开放分享道:

“在实验室里可以用母语沟通,在N.E.T.讲座上用英文展示成果,这种双语环境极大提高了我的表达能力。此外,得益于纽约大学全球教育体系提供的GPU加速高性能计算集群,我能够运行复杂的大规模模拟任务,采用增强采样方法,对蛋白质-配体相互作用进行更深入的研究分析。”

通过华东师范大学纽约大学计算化学联合研究中心(上海纽约大学)的平台,黄开放在2021年首次参加英文学术讲座《机器学习在分子光谱研究中的应用》:“那是我第一次听到将机器学习与化学研究结合的报告,激发了我将AI技术引入蛋白质模拟的兴趣。2024年在由联合研究中心主办的 “上海理论与计算化学前沿论坛” 上, 他有幸与多位前沿学者进行了面对面交流,这些前辈学者多年前以论文形式发表的成果,是黄开放现阶段研究的参考文献。此次交流不仅为他激发了新灵感,更拓宽了他的研究视角。