报告人简介：   卢培龙，博士生导师，西湖大学生命科学学院特聘研究员。从事合成生物学、生物物理学、生物化学与计算生物学多学科交叉研究。其实验室主要研究内容包括： （1）功能性膜蛋白质设计：主要包括新型跨膜纳米孔蛋白质、新型离子通道、以及新型膜受体的人工设计；（2）重大疾病相关膜蛋白质的拮抗蛋白质设计：拮抗蛋白质主要靶向作用于离子通道蛋白以及膜受体蛋白特定区域，并调控其生理功能；（3）为解决重大生物学问题设计新型蛋白质工具。这些研究将会极大地推动蛋白质设计领域的发展，为人类提供前所未有的新型方法和工具应用于生物医学研究，并在生物技术和生物医药领域有着广阔的科研转化前景，符合“中国制造2025”战略性新型产业发展的重大需求。
 2020年4月28日上午，应殷平教授邀请，西湖大学卢培龙研究员做客生科院分子生物学前沿论坛。受疫情影响，此次会议采取线上模式。卢培龙研究员带来了题为“从头跨膜多次螺旋蛋白质”的报告，蛋白质研究团队全员参加此次学术报告，此外，因卢培龙研究员研究领域的独特前沿性，报告还吸引了众多其他院系师生参加。
      卢培龙研究员以信息学为切入点，向听众介绍了蛋白质设计（Protein Design）以及该领域的相关进展。蛋白质设计是生物化学、计算生物学与生物物理学等学科交叉融合新兴的一门前沿科学。它基于生物物理与生物化学原理，通过计算机模拟辅助，设计蛋白质氨基酸序列使其能够自发折叠形成设计预期的三维结构。近些年来随着人们对于蛋白质折叠机理认识的不断加深，计算能力的加强，已经能以较高的准确率对可溶性行蛋白进行设计，但跨膜蛋白由于其氨基酸排列构造与可溶性蛋白间存在很大差异，对膜蛋白进行从头设计十分具有挑战性。主要是由于细胞膜脂双层间为非极性的环境，膜蛋白的跨膜区将疏水氨基酸置于表面，而将极性的亲水氨基酸放在中间。为了保证设计的跨膜蛋白的稳定性则需要亲水氨基酸之间通过各种键相互作用加以稳定，这大大增加了跨膜蛋白的设计难度。
卢培龙研究员基于David Baker 教授团队以往的研究基础与开发的Rosetta 的程序攻克了这一难题。通过Rosetta 的程序将极性亲水氨基酸经过多次的排列匹配，最终获得了总体能量低、稳定性高、定位准确符合最初设计模型的跨膜蛋白，并且通过这种方法，卢培龙研究员及其科研伙伴还能基于此类方法设计出不同的跨膜蛋白，使这些跨膜蛋白进一步组装成二聚体、三聚体、四聚体等，并能人为设计跨膜区可溶性区的长短。而卢培龙研究员的研究并没有止步于此，通过不断的优化设计参数，增加锌离子提高蛋白的对称性促进蛋白中间形成孔道，增加水分子或者离子让它形成水分子通道或离子通道蛋白，使这些从头设计的跨膜蛋白具有部分天然蛋白的功能。并通过电生理实验、不同离子的通透性实验测定，突变设计的transmembrane pore 实验等对设计的跨膜蛋白功能进行检测。卢培龙研究员还讲述了此类跨膜蛋白的研究前景，虽然目前对此的研究并不是十分清楚，但是这些研究结果为后续的多跨膜蛋白设计铺平了道路。这些设计的蛋白既可以模拟自然界的蛋白质也可以具有全新的结构功能用途，并可能对疫苗设计、DNA纳米孔测序和人工细胞信号环路设计等领域产生重要影响。
报告结束后，卢培龙研究员对师生提出的问题一一作答，如从头设计的蛋白与天然蛋白之间的关联、Rosetta 软件设计蛋白质的成功率、其他条件如温度、pH、lipid等对于从头设计的蛋白质的影响、Rosetta 软件对于β-barrel膜蛋白的设计效果和难度以及如何预测和控制设计蛋白在细胞中存在的结构修饰等，会议间提问不断，气氛热烈。