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来鲁华

物理化学,生物大分子结构与功能及分子设计,博士,长江特聘教授

电话:010-62757486
电子信箱:lhlai@pku.edu.cn

1984年毕业于北京大学化学系,
1987年在北京大学化学系获硕士学位,
1989年在北京大学化学系获博士学位,
1998-1999年美国加州大学伯克莱分校化学系伯克莱学者,
1992年至今,北京大学澳门新莆京9288app官网教授,
2001年至今,北京大学澳门新莆京9288app官网长江特聘教授,
现任物理化学研究所所长,北京大学定量生物学中心副主任,北京大学-清华大学生命科学联合中心成员。

 

 

主讲课程:

本科生基础课“结构化学”;专业选修课“生物物理化学”

研究领域和兴趣:

主要应用物理化学、计算和实验生物化学以药物化学方法研究蛋白质及其参与的生命过程。试图揭示蛋白质序列、结构和功能的关系,探讨生物分子作用机理,开展蛋白质结构和功能设计,进行基于结构和基于系统的药物设计方法与应用研究。我们发展新的计算设计方法与程序,模拟生物分子机制及系统规律;采用理论计算与实验密切结合的方法定量研究生物分子作用机制并进行蛋白质、药物和生物系统设计。

主要研究方向简介:

1)药物设计方法发展与应用
我们一直致力于发展具有自主知识产权的创新性药物设计方法和软件,包括基于结构和基于人工智能的药物全新设计方法LigBuilderDeepLigBuilder,可以对于靶标结构进行可药性口袋分析、别构口袋预测以及可药性共价位点预测等的综合性结合口袋分析在线计算服务平台CavityPlus,可以对于化合物进行逆合成路线分析、化学反应预测以及化合物性质预测的方法等,在国内外得到广泛应用。针对复杂疾病无法通过单一靶标调进行有效治疗的困境,通过研究复杂疾病相关分子网络的调控机理和网络拓扑结构及动力学与调控的关系,发展关键靶标预测和多靶标调控方案设计方法。所发展的相关软件可参见http://www.pkumdl.cn:8080/

2)功能蛋白质设计

蛋白质相互作用是很多重要生物过程的基础,也是极受关注的药物设计靶标。设计新的蛋白质作用对可以认识蛋白质规律,设计具有潜在应用价值的蛋白质,还可以为重构生物途径提供工具。我们发展可用于全新蛋白质作用对以及金属结合蛋白的计算设计策略,针对肿瘤坏死因子或特定金属离子进行结合蛋白质及多肽设计,并开发具有自主探测功能的细菌。。

3) 重要生物过程过程机制与调控研究
我们通过研究蛋白质别构调控的分子机制,发展蛋白质别构口袋及关键残基预测方法;通过研究天然无序蛋白质与配体的结合机制,发展无序蛋白质药物设计方法。针对癌细胞代谢网络、炎症花生四烯酸代谢网络及节律调控网络等开展系统研究,揭示相关重要靶点的分子机制,发现调控小分子。

代表性论文和专著:

  1.   Li, H. Y.#; Zhang, C. S.#; Chen, X.; You, H. T.; Lai, L. H.*, Tailoring Escherichia coli Chemotactic Sensing towards Cadmium by Computational Redesign of Ribose-Binding Protein.  7, e0108421, 2022.

  2. Li, Y. B.; Pei, J. F.*; Lai, L. H.* Structure-based de novo drug design using 3D deep generative models. Chem. Sci. 12, 13664-13675, 2021.
  3. Wang, S. W.; Sun, Q.; Xu, Y. J.; Pei, J. F.*; Lai, L. H.* A transferable deep learning approach to fast screen potential antiviral drugs against SARS-CoV-2. Brief. Bioinform. 22, bbab211, 2021.
  4. Sun, Q.; Ye, F.; Liang, H.; Liu, H. B.; Li, C.; Lu, R.; Huang, B.; Zhao, L.; Tan, W. J.*; Lai, L. H.*, Bardoxolone and bardoxolone methyl, two Nrf2 activators in clinical trials, inhibit SARS-CoV-2 replication and its 3C-like protease. Signal. Transduct. Target Ther. 6, 212, 2021.
  5. Ruan, H.; Yu, C.; Niu, X. G.; Zhang, W. L.; Liu, H. B.; Chen, L. M.; Xiong, R. Y.; Sun, Q.; Jin, C. W.; Liu, Y.; Lai, L. H.*, Computational strategy for intrinsically disordered protein ligand design leads to the discovery of p53 transactivation domain I binding compounds that activate the p53 pathway. Chem. Sci. 12, 3004-3016, 2021.
  6. Huang, Q. J.; Song, P. B.; Chen, Y. X.; Liu, Z. R.*; Lai, L. H.*, Allosteric Type and Pathways Are Governed by the Forces of Protein-Ligand Binding. J. Phys. Chem. Lett. 12, 5404-5412, 2021.
  7. Xie, J.; Lai, L. H.*, Protein topology and allosteryCurr. Opin. Struct. Biol. 62, 158-165, 2020.
  8. Lin, K. J.; Xu, Y. J.; Pei, J. F.*; Lai, L. H.*, Automatic retrosynthetic route planning using template-free models. Chem. Sci. 11, 3355-3364, 2020.
  9. Li, C.; Deng, X. B.; Zhang, W. L.; Xie, X. W.; Conrad, M.; Liu, Y.; Angeli, J. P. F.*; Lai, L. H.*, Novel Allosteric Activators for Ferroptosis Regulator Glutathione Peroxidase 4. J. Med. Chem. 62, 266-275, 2019.
  10. Zhou H. B.; Zhong S.; Song Z.; Zuo L. Y.; Qi Z*; Qu L. J.*; Lai L. H.*, Mechanism of DNA-induced phase separation for transcriptional repressor VRN1. Angew. Chem. Int. Ed. 58, 4858-4862, 2019.
  11. Xu, Y. J.; Wang, S. W.; Hu, Q. W.; Gao, S. S.; Ma, X. M.; Zhang, W. L.; Shen, Y. H.; Chen, F. J.; Lai, L. H.*; Pei, J. F.*, CavityPlus: a web server for protein cavity detection with pharmacophore modelling, allosteric site identification and covalent ligand binding ability prediction. Nucleic Acids Res. 46, W374-W379, 2018.
  12. Wang Q.; Liberti M. V.; Liu P.; Deng X. B.; Liu Y.; Locasale J. W.*; Lai L. H.*, Rational Design of Selective Allosteric Inhibitors of PHGDH and Serine Synthesis with Anti-tumor Activity. Cell Chem. Biol. 24, 55-65, 2017.
  13. Meng, H; Liu, Y*; Lai, L. H.*, Diverse Ways of Perturbing the Human Arachidonic Acid Metabolic Network To Control Inflammation. Acc. Chem. Res. 48:2242-2250, 2015.
  14. Pei, J. F.; Yin, N.; Ma, X. M.; Lai, L. H.*, Systems Biology Brings New Dimensions for Structure-Based Drug Design. J. Am. Chem. Soc. 136, 11556-11565, 2014.
  15. 15.    Zhou, L.; Bosscher, M.; Zhang, C. S.; Ozcubukcu, S.; Zhang, L.; Zhang, W.; Li, C. J.; Liu, J. Z.; Jensen, M. P.; Lai, L. H.*; He, C.* , A protein engineered to bind uranyl selectively and with femtomolar affinity. Nature Chem. 6, 236-241, 2014.

    16.    Zhang, C. S.; Shen, Q.; Tang, B.; Lai, L. H.*, Computational design of helical peptides targeting TNFaAngew. Chem. Int. Ed. Engl. 52, 11059-11062, 2013.

    17.    Bi, S. Y.; Yu, D. Q.; Si, G. W.; Luo, C. X.; Li, T. Q.; Ouyang, Q.; Jakovljevic, V.; Sourjik, V.; Tu, Y. H.*; Lai, L. H.*, Discovery of novel chemoeffectors and rational design of Escherichia coli chemoreceptor specificity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 16814-16819, 2013.

    18.    Wu, Y. R.; He, C.; Gao, Y.; He, S.; Liu, Y.; Lai, L. H.*, Dynamic Modeling of Human 5-Lipoxygenase-Inhibitor Interactions Helps To Discover Novel Inhibitors. J. Med. Chem. 55 (6), 2597-2605, 2012.

    19.    Yuan, Y. X.; Pei, J. F.*; Lai, L. H.*, LigBuilder 2: A Practical de Novo Drug Design Approach. J. Chem. Inf. Model., 51 (5), 1083-1091, 2011.

    20.    Li, C. M.; Qi, Y. F.; Teng, X.; Yang, Z. C.; Wei, P.; Zhang, C. S.; Tan, L.; Zhou, L.; Liu, Y.; Lai, L. H.*, Maturation Mechanism of Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS) Coronavirus 3C-like Proteinase. J. Biol. Chem. 285 (36), 28134-28140, 2010.

    21.    Liang, H. H.; Chen, H.; Fan, K. Q.; Wei, P.; Guo, X. R.; Jin, C. W.; Zeng, C.; Tang, C.; Lai, L. H.*, De Novo Design of a beta alpha beta Motif. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 48 (18), 3301-3303, 2009.

    22.    Yang, K.; Bai, H. J.; Qi, O. Y.; Lai, L. H.*; Tang, C., Finding multiple target optimal intervention in disease-related molecular network. Mol. Syst. Biol. 4, 228, 2008.

    23.    Wei, D. G.; Jiang, X. L.; Zhou, L.; Chen, J.; Chen, Z.; He, C.; Yang, K.; Liu, Y.; Pei, J. F.; Lai, L. H.*, Discovery of Multitarget Inhibitors by Combining Molecular Docking with Common Pharmacophore Matching. J. Med. Chem. 51 (24), 7882-7888, 2008.

    24.    Liu, S.; Liu, S. Y.; Zhu, X. L.; Liang, H. H.; Cao, A. N.; Chang, Z. J.; Lai, L. H.*, Nonnatural protein-protein interaction-pair design by key residues grafting. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104 (13), 5330-5335, 2007

(=>更详细内容请看课题组主页http://mdl.ipc.pku.edu.cn)

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