研究方向
蛋白設(shè)計就像是一場充滿想象力的“拼樂高”游戲，雖然拿到同樣的樂高零件，卻能拼出完全不同的玩具。蛋白質(zhì)設(shè)計也是如此，我們利用短肽片段、alpha螺旋、beta折疊、蛋白環(huán)等‘零件’，通過拼接和組合，創(chuàng)造出全新的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。盧磊課題組長期的研究目標(biāo)是開發(fā)新的蛋白設(shè)計方法，實現(xiàn)高成功率人工蛋白酶等的設(shè)計，最終希望能夠設(shè)計有應(yīng)用價值的人工蛋白，用于創(chuàng)新治療方法的開發(fā)。課題組同時開展計算方面與實驗方面的課題，強(qiáng)調(diào)學(xué)科交叉與融合。具體研究大方向如下：
從頭設(shè)計藥物、金屬、聚糖、蛋白等結(jié)合蛋白 長期關(guān)注于蛋白結(jié)合各類分子的特性，利用數(shù)據(jù)庫搜索的方法，結(jié)合新的蛋白設(shè)計工具，進(jìn)行結(jié)合蛋白的設(shè)計與應(yīng)用開發(fā)。
蛋白酶從頭設(shè)計的計算方法開發(fā)與應(yīng)用 針對特定化學(xué)反應(yīng)，從頭設(shè)計蛋白酶，建立新的蛋白數(shù)據(jù)庫，開發(fā)使用深度學(xué)習(xí)結(jié)合計算化學(xué)的方法，設(shè)計有應(yīng)用價值的人工蛋白酶。
蛋白質(zhì)組學(xué)新技術(shù)、新算法開發(fā) 基于蛋白（酶）設(shè)計的蛋白質(zhì)組學(xué)新技術(shù)開發(fā)，將用于限制性剪切組學(xué)、臨近標(biāo)記組學(xué)等，最終應(yīng)用于新的藥物篩選與疾病機(jī)理靶點發(fā)掘。
科學(xué)貢獻(xiàn)
1.開發(fā)了小分子結(jié)合蛋白從頭設(shè)計的計算方法，并成功設(shè)計出高親和力、高特異性的癌癥藥物結(jié)合蛋白。該方法可以擴(kuò)展至多類小分子藥物結(jié)合蛋白的設(shè)計，未來可用于新的小分子藥物遞送 (Lu L., et al. Science. 2024） 2.開發(fā)了一系列蛋白質(zhì)組學(xué)分析軟件，包括O-糖肽段鑒定算法軟件開發(fā) (O-Pair, Lu L., et al. Nature Methods. 2020) 和交聯(lián)肽段鑒定算法軟件開發(fā) (Lu L., et al. J Proteome Res. 2018)。O-Pair糖基化定位的算法已被用于廣泛使用的質(zhì)譜軟件MSFragger. 相關(guān)工作在Nature Methods上的點評: Getting more for less: new software solutions for glycoproteomics (https://www.nature.com/articles/s41592-020-00987-3), Tools to cut the sweet layer-cake that is glycoproteomics, (https://www.nature.com/articles/s41592-021-01253-w).
代表性論文
1.Lu L, Gou X, Tan S, Man S, Yang H, Zhong X, Gazgalis D, Valdiviezo J, Jo H, Wu Y, Diolaiti M, Ashworth A, Polizzi N, & DeGrado W. (2024) De novo design of drug-binding proteins with predictable binding energy and specificity. Science, 384, 106-112.
2.Lu L, Scalf M, Shortreed M, Smith L. (2021) Mesh fragmentation improves dissociation efficiency in top-down proteomics. Journal of the American Society for Mass Spectrometry, 23;32(6):1319-25.
3. Lu L#, Riley N#, Shortreed M, Bertozzi C & Smith L (2020). O-Pair Search with MetaMorpheus for O-glycopeptide Characterization. Nature Methods, 17, 1133-1138. (# co-first authors)
4.Lu L, Millikin R, Solntsev S, Rolfs Z, Scalf M, Shortreed M, & Smith L. (2018). Identification of MS-cleavable and noncleavable chemically cross-linked peptides with MetaMorpheus. Journal of Proteome Research, 17(7), 2370-2376.
