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살아 있는 세포에서 에너지를 전달해주는 물질인 아데노신삼인산(ATP)을 만들 때 효소의 매커니즘을 설명한 공로로 폴 D. 보이어와 함께 1997년 노벨 화학상을 받았다. 옌스 C. 스고우는 세포 내의 분자 펌프를 발견한 공로로 이들과 함께 공동 수상을 했다.

워커는 옥스퍼드대학교에서 박사학위를 받았으며, 1982년 케임브리지대학교 분자생물학연구소 의학연구위원회(Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology/MRC)의 수석 연구원이 되었다.

ATP 분자는 풍부한 에너지의 화학 결합을 통해 식품에서 나오는 화학 에너지를 저장해 근육 수축, 신경자극의 전달, 세포성분의 생산 및 다른 과정들에서 세포들이 그 에너지를 이용할 수 있도록 해준다. ATP 분자는 미생물에서 인간에 이르기까지 모든 생물에서 흔히 세포들의 '에너지 화폐'로 묘사되는 중요한 기능을 담당한다. 1970년대말 보이어는 ADP와 인산으로부터 ATP가 만들어지는 과정에서 ATP 합성효소가 촉매 역할을 하는 메커니즘을 상세하게 설명한 '결합 변화 가설'을 제안했다.

1980년대초 ATP 합성효소에 관한 연구를 시작한 워커는 보이어가 제기한 메커니즘이 옳다는 것을 증명하고, ATP 합성효소를 이루는 아미노산 기본 단위의 배열을 해독했다. 그는 1990년대에 ATP 합성효소의 활성 부위의 고해상도 결정구조를 최초로 얻음으로써 추가 증거를 발견했다. 워커의 연구에서 밝혀진 모든 구조는 보이어의 메커니즘과 일치했다.