Людське тіло щоденно веде невидиму боротьбу за виживання на молекулярному рівні. І це не перебільшення: кожен промінь сонця, кожна цигарка чи навіть ковток забрудненого повітря здатні розривати нитки нашої ДНК. Донедавна науковці лише приблизно знали, як саме відбувається "ремонт" генів. Але сьогодні надпотужні суперкомп'ютери проливають світло на цю біологічну загадку, яка може докорінно змінити наше уявлення про лікування тяжких хвороб.
У центрі уваги вчених з Університету штату Джорджія — механізм репарації ДНК під назвою нуклеотидна ексцизійна репарація (NER). Цей процес нагадує роботу медичної бригади у відділенні швидкої допомоги: кожен білок має власну роль і в потрібний момент змінює форму для виконання своїх функцій.
На першому етапі "перший рятувальник", білок XPC, знаходить пошкоджену ділянку ДНК та відкриває її для наступного етапу — перевірки. Потім до справи долучається комплекс TFIIH, який остаточно підтверджує місце ушкодження та готує молекулу до "операції".
В останній стадії за справу береться спеціальний білковий комплекс PInC. Його завдання — "вирізати" пошкоджений фрагмент ДНК, який потім замінюється новим, цілим ланцюжком.
Дослідники змогли побачити цей складний механізм в дії завдяки одному з найпотужніших у світі суперкомп'ютерів Summit, який досягав продуктивності в 200 квадрильйонів операцій за секунду. На основі цифрової моделі вчені встановили, як саме білки взаємодіють один з одним під час ремонту ДНК, та з'ясували критично важливі моменти цієї взаємодії.
Це відкриття має величезне значення: мутації в білках XPF та XPG, які є ключовими елементами PInC, спричиняють тяжкі захворювання, серед яких ксеродерма пігментна та синдром Коккейна. Перше робить людину вразливою до раку шкіри, друге — викликає передчасне старіння та порушує розвиток організму.
Попри те, що Summit завершив свою місію у 2024 році, дослідження тривають уже на новому суперкомп'ютері — Frontier. Він значно потужніший і відкриває перед науковцями нові перспективи для вивчення ще складніших процесів, зокрема ремонту ДНК під час активної роботи генів.
Таким чином, сучасні технології крок за кроком відкривають завісу над тим, як саме наш організм підтримує здоров'я клітин. І хоча це лише початок шляху, майбутнє медицини завдяки цим відкриттям вже наближається до кардинальних змін.
Джерело: SciTechDaily
