Superkomputery odkrywają tajemnice naprawy DNA. To przełom w leczeniu nowotworów?
Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego w Georgii wykorzystują superkomputery, by symulować wewnętrzne działanie mechanizmów komórkowych, które naprawiają DNA i pomagają zapobiegać chorobom zagrażającym życiu. To może pomóc w leczeniu chorób genetycznych.
Amerykańscy naukowcy, korzystając z superkomputera Summit w Oak Ridge National Laboratory, badają mechanizmy naprawy DNA, które mogą pomóc w leczeniu chorób genetycznych i nowotworów. „Jesteśmy zainteresowani sposobem, w jaki komórki naprawiają swój materiał genetyczny” – przekazał Ivaylo Ivanov, profesor chemii na Uniwersytecie Stanowym w Georgii w USA.
Jak superkomputery wspierają badania nad naprawą DNA?
Superkomputer Summit ujawnił, jak uszkodzone nici DNA są chirurgicznie naprawiane przez molekularną ścieżkę zwaną naprawą wycięcia nukleotydów, czyli NER. Składniki białkowe NER mogą zmieniać kształt, aby wykonywać różne funkcje naprawy uszkodzonych nici DNA (niebieska i czerwona helisa). Źródło: Tanmoy Paul, Georgia State University
Oparzenia słoneczne i przedwczesne starzenie się to dobrze znane konsekwencje narażenia na promieniowanie ultrafioletowe (UV), dym tytoniowy i inne czynniki rakotwórcze. Ale szkody wykraczają poza powierzchnię – wewnątrz ciała te szkodliwe czynniki mogą dosłownie rozrywać DNA. Najnowsze badania koncentrują się na mechanizmie naprawy DNA znanym jako naprawa przez wycinanie nukleotydów (NER). Proces ten polega na usuwaniu uszkodzonego DNA z pomocą skomplikowanych kompleksów białkowych. „NER to wszechstronny szlak, który naprawia różne uszkodzenia DNA za pomocą trójstopniowego procesu” – wyjaśnił Ivanov, cytowany przez portal SciTechDaily.
W najnowszym badaniu, opublikowanym w naukowym czasopiśmie "Nature Communications", zespół opracował model komputerowy kluczowego elementu NER, znanego jako kompleks przednacięciowy (PInC). PInC odgrywa kluczową rolę w regulacji naprawy DNA w późniejszych etapach NER.
Jakie są potencjalne zastosowania badań nad NER?
Zrozumienie funkcji PInC może prowadzić do nowych terapii przeciwnowotworowych i zapobiegających chorobom związanym z uszkodzeniami DNA. „Chcemy wiedzieć, jak PInC formuje się po fazie skanowania uszkodzeń” – dodał Ivanov. Badania te mogą również pomóc w zrozumieniu, dlaczego niektóre mutacje genetyczne prowadzą do chorób takich jak xeroderma pigmentosum czy zespół Cockayne'a.
Zespół Ivanova planuje kontynuować badania na nowym superkomputerze Frontier, który zastąpił Summit. Frontier, jako najpotężniejszy superkomputer na świecie, umożliwi dalsze badania nad naprawą DNA, w tym nad procesem naprawy sprzężonej z transkrypcją, który naprawia uszkodzenia w aktywnie transkrybowanych genach.
Badania te są finansowane przez Advanced Scientific Computing Research i mogą przyczynić się do lepszego zrozumienia, jak mutacje wpływają na funkcjonowanie kompleksu NER, co jest kluczowe dla opracowania nowych terapii genetycznych.
Źródło: Nature Communications, SciTechDaily.com, grafika: Adobe Stock
Komentarze
6