研究方向
蛋白设计就像是一场充满想象力的“拼乐高”游戏，虽然拿到同样的乐高零件，却能拼出完全不同的玩具。蛋白质设计也是如此，我们利用短肽片段、alpha螺旋、beta折叠、蛋白环等‘零件’，通过拼接和组合，创造出全新的蛋白质结构。卢磊课题组长期的研究目标是开发新的蛋白设计方法，实现高成功率人工蛋白酶等的设计，最终希望能够设计有应用价值的人工蛋白，用于创新治疗方法的开发。课题组同时开展计算方面与实验方面的课题，强调学科交叉与融合。具体研究大方向如下：
从头设计药物、金属、聚糖、蛋白等结合蛋白 长期关注于蛋白结合各类分子的特性，利用数据库搜索的方法，结合新的蛋白设计工具，进行结合蛋白的设计与应用开发。
蛋白酶从头设计的计算方法开发与应用 针对特定化学反应，从头设计蛋白酶，建立新的蛋白数据库，开发使用深度学习结合计算化学的方法，设计有应用价值的人工蛋白酶。
蛋白质组学新技术、新算法开发 基于蛋白（酶）设计的蛋白质组学新技术开发，将用于限制性剪切组学、临近标记组学等，最终应用于新的药物筛选与疾病机理靶点发掘。
科学贡献
1.开发了小分子结合蛋白从头设计的计算方法，并成功设计出高亲和力、高特异性的癌症药物结合蛋白。该方法可以扩展至多类小分子药物结合蛋白的设计，未来可用于新的小分子药物递送 (Lu L., et al. Science. 2024） 2.开发了一系列蛋白质组学分析软件，包括O-糖肽段鉴定算法软件开发 (O-Pair, Lu L., et al. Nature Methods. 2020) 和交联肽段鉴定算法软件开发 (Lu L., et al. J Proteome Res. 2018)。O-Pair糖基化定位的算法已被用于广泛使用的质谱软件MSFragger. 相关工作在Nature Methods上的点评: 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).
代表性论文
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.
