Суперкомпьютер раскрыл тайны «молекулярного ремонта» ДНК

Суперкомпьютер Summit расшифровал молекулярный механизм восстановления поврежденной ДНК.

Международная группа исследователей с помощью суперкомпьютера Summit смоделировала сложный процесс восстановления поврежденной ДНК на молекулярном уровне. Это достижение может стать ключом к созданию новых методов лечения рака и замедления процессов старения.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, раскрывает детальный механизм работы эксцизионной репарации нуклеотидов (NER) — универсального клеточного процесса, устраняющего повреждения ДНК, вызванные ультрафиолетовым излучением, табачным дымом и другими канцерогенами. Особое внимание ученые уделили предразрезному комплексу (PInC), играющему критическую роль в регуляции финальных стадий восстановления.

Нас интересует, как клетки восстанавливают генетический материал. NER — это универсальный путь, который восстанавливает все виды различных повреждений ДНК с помощью трехэтапного процесса, опирающегося на тонко сбалансированный молекулярный механизм. К сожалению, могут развиться вредные мутации, которые мешают этому механизму и вызывают серьезные заболевания человека.

Ивайло Иванов, профессор химии Университета штата Джорджия и соавтор исследования

Суперкомпьютер Summit, способный выполнять 200 000 триллионов вычислений в секунду, позволил ученым смоделировать весь NER-процесс, который оказался схожим с работой слаженной медицинской бригады.

На первом этапе белок XPC выступает в роли «первого респондента», обнаруживающего повреждение и вызывающего другие белки. На втором этапе комплекс TFIIH «сканирует» поврежденный участок, готовя его к восстановлению. Наконец, в третьей фазе белки XPF и XPG действуют как «молекулярные ножницы», вырезая поврежденный сегмент, после чего синтезируется новая ДНК, заполняющая образовавшийся пробел.

Путь NER состоит из различных групп белков-изменителей формы. Группы окрашены в разные цвета, чтобы показать их функцию и формирование в течение трех фаз восстановления ДНК. Анимация: ORNL/US Dept. of Energy

Для построения точной компьютерной модели процесса исследователи интегрировали данные криоэлектронной микроскопии с предсказаниями нейросети AlphaFold2. Затем с использованием программного обеспечения Nanoscale Molecular Dynamics (NAMD) на суперкомпьютере Summit провели масштабные симуляции взаимодействия миллионов атомов в микросекундном временном масштабе.

Результаты исследования важны для понимания генетических нарушений, таких как пигментная ксеродерма (повышенная чувствительность к ультрафиолету и предрасположенность к раку кожи) и синдром Коккейна (нарушение роста и развития, ускоренное старение). Эти состояния возникают из-за мутаций в ключевых белках NER-процесса.


Читать далее:

Назван продукт, который меняет поведение детей

Испытания ракеты Starship Илона Маска вновь закончились взрывом в небе

Недостаток секса и низкое либидо у мужчин сокращает их жизнь — исследование

Изображение на обложке: Tanmoy Paul, Georgia State University

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Процессорный модуль «Фишт» запустили в производство: заменит зарубежные аналоги  
Новости
НАСА сообщило о возможных следах древней жизни на Марсе  
Космос
Робот TRON 1 научился прыгать через барьеры и взбираться по лестницам  
Новости
Проект мощнейших в мире приливных турбин запустили во Франции
Новости
В Китае разработали батарейку с радиоактивным углеродом, которая проработает до 100 лет
Наука
Ученые MIT разработали «простой способ» превратить клетки кожи в нейроны
Наука
Microsoft запускает ИИ Copilot для геймеров: он будет работать, как тренер
Новости
Частный лунный модуль сфотографировал солнечное затмение с Луны
Космос
Почему Вселенная несимметрична: физики приблизились к разгадке тайны
Новости
Посмотрите на обратную сторону спутника Марса: это второе фото в истории
Новости
Это приложение буквально заставляет трогать траву и блокирует соцсети
Новости
Посмотрите на место гибели лунного аппарата «Афина»
Новости
Apple призвала срочно обновить iPhone из-за критической уязвимости  
Новости
В РосНИИРОС опровергли планы ICANN закрыть домен .su  
Новости
Европейские охотники каменного века «путешествовали» по морю в Африку
Наука
Зонд «Гера» сделал снимки спутника Марса на пути к «пострадавшему в ДТП» астероиду
Космос
В испанской пещере нашли «фрагменты лица» древнейшего жителя Западной Европы
Наука
Стартап представил робота, который готовит как шеф-повар лучших ресторанов
Новости
В паровом реакторе впервые зажгли термоядерную плазму
Новости
Работа, написанная ИИ, прошла научное рецензирование, но есть нюансы
Наука