Arieh Warshel（アリエ・ワルセル）｜ノーベル化学賞受賞の生化学者とマルチスケールモデルの先駆者

Arieh Warshel（アリエ・ワルセル）：2013年ノーベル化学賞受賞の生化学者。南カリフォルニア大学所属。マルチスケールモデルで酵素反応と計算化学を革新した業績を解説。

Arieh Warshel（ヘブライ語：אריה ורשל、1940年11月20日生まれ）は、イスラエル系アメリカ人の生化学者および生物物理学者である。南カリフォルニア大学のDana and David Dornsife Chair in Chemistryである。複雑な化学系のためのマルチスケールモデルの開発」により、マイケル・レビット、マーティン・カープラスとともに2013年のノーベル化学賞を受賞した。

生涯と経歴

Warshelは1940年に生まれ、イスラエルで育ちました。キャリアの初期には理論化学や計算化学の分野で教育と研究を積み、後に米国に拠点を移して研究を継続しました。長年にわたりタンパク質や酵素の反応機構を計算機で解明することに取り組み、現在は南カリフォルニア大学で教育・研究に携わっています。

研究と主な業績

Warshelの業績は、分子系を異なるスケールで取り扱う「マルチスケールモデル」の体系化と実用化にあります。具体的には、化学反応が起こる領域を量子力学（QM）で精密に扱い、それ以外の大部分を古典的な分子力学（MM）で扱う手法、いわゆるQM/MM的アプローチの発展に寄与しました。こうした手法により、酵素内や溶媒中で進行する化学反応を、計算機上で現実的なコストで再現・解析できるようになりました。

代表的な貢献には、酵素触媒反応の計算モデル化（量子力学と古典力学の組み合わせによるシミュレーション）や、応答関数や自由エネルギー計算を用いた反応経路の評価があります。これらは酵素反応の触媒機構の理解だけでなく、酵素設計や医薬品分子の相互作用解析など、多くの応用分野に影響を与えました。

アプローチの特徴（わかりやすく）

• マルチスケール：反応を起こす原子や電子は精密な理論で（QM）、周囲の大規模な構造は計算コストの小さい手法（MM）で扱う。
• 現実的なシミュレーション：全体系を一度に量子力学で扱うには計算量が膨大だが、重要部分だけQMにすることで現実的な時間内にシミュレーションが可能になる。
• 比較と検証：計算結果は実験データと照合され、理論モデルの妥当性を検証する手順が確立されている。

影響と応用

Warshelらの手法は計算化学、構造生物学、薬剤設計、材料科学など幅広い分野に応用されています。酵素の触媒機構解明は基礎的な科学理解を深めるだけでなく、新しい触媒や医薬品リード化合物の探索にも役立っています。また、マルチスケール解析の考え方は、ナノ材料や複合系の研究にも波及しました。

受賞と評価

最も広く知られているのは、2013年にマイケル・レビット、マーティン・カープラスと共同で受賞したノーベル化学賞です。受賞理由は「複雑な化学系のためのマルチスケールモデルの開発」であり、計算化学の実用化と理論化学の発展に対する長年の貢献が評価されました。その他にも学術界で高い評価を受け、研究コミュニティに多大な影響を与えています。

代表的な論文・著作（概要）

Warshelは多数の査読論文やレビューを発表しており、特に酵素反応のQM/MM的モデル化に関する初期の研究は分野の基盤となりました。1970年代以降の研究は、計算手法の理論的整備と実用化を同時に進めた点に特徴があります。

現在の活動と遺産

現在も計算化学・生物物理学の第一線で研究を続け、次世代の研究者の育成にも貢献しています。Warshelの仕事は「計算による化学と生物学の統合」を進め、実験と理論の協働による理解深化を促進した点で長期的な遺産を残しています。

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