Суперкомпютър разгада тайната на протеините, които предпазват хората от рак
Изследователи от Университета на Джорджия използваха суперкомпютъра Summit в Националната лаборатория „ Оук Ридж “ към Министерството на енергетиката на Съединени американски щати, с цел да проучат молекулярния механизъм за възобновяване на повредената ДНК – системата за възобновяване на нуклеотидната ексцизия (NER). Тази система поправя разнообразни увреждания на ДНК, като защищава организма от прибързано стареене и рак.
Учените са основали компютърен модел на значим детайл на NER – прединюкционния комплекс (PInC). Той контролира възстановителните процеси в късните стадии на възобновяване. Изследването сподели, че протеиновите съставни елементи на NER могат да трансформират формата си, с цел да извършват разнообразни функционалности по възобновяване на ДНК.
Според водещия откривател Ивайло Иванов, професор по химия в Университета на Грузия, проучването на механизма на NER ще обезпечи по-дълбоко схващане на природата на генетичните разновидности, които предизвикват тежки болести. За моделирането учените са употребявали софтуера NAMD, предопределен за работа със суперкомпютри.
Summit, който има изчислителна мощност от 200 Pflops разреши подробни симулации във времеви мащаби от микросекунди.
„ Видяхме по какъв начин другите съставни елементи на PInC взаимодействат между тях, с цел да образуват преносимите модули на тази молекулярна машина. “
отбеляза Иванов
Симулациите също по този начин демонстрираха, че разновидностите, засягащи NER, е по-вероятно да се появят в най-динамичните елементи на комплекса. NER се състои от 3 поредни стадия: различаване на повредата, инспекция на нейната съвестност и непосредствено премахване. Протеинът XPC първо открива дефекта, трансформира структурата на ДНК, с цел да направи налично повреденото място и по-късно притегля други протеини, които приключват процеса на корекция. Изследователите са открили, че разновидностите в гените XPF и XPG могат да причинят тежки болести като ксеродерма пигментозум, която прави хората извънредно уязвими към слънчевата светлина и рака на кожата и синдрома на Кокейн, който води до ускорено стареене, проблеми със слуха и зрението.
Въпреки че Summit е изведен от употреба в края на 2024 година, учените възнамеряват да продължат работата по неговия правоприемник – суперкомпютъра Frontier, който през 2022 година стана най-мощният в света. Следващият стадий от проучванията ще се концентрира върху транскрипционно свързаната корекция (TC-NER), която поправя повредите в дейните гени, с цел да предотврати неуспехите в синтеза на протеини. Тези проучвания откриват нови пътища за схващане на генетичните болести и за създаване на ефикасни лекувания.
