Superpočítač našiel kľúč k večnej mladosti. Vedci konečne pochopili, ako sa opravuje DNA

Každý deň je naša DNA vystavená rôznym škodlivým vplyvom vrátane UV žiarenia, fajčenia alebo iných karcinogénnych faktorov. Kým na povrchu sa to prejavuje napríklad starnutím, či spálením pokožky od Slnka, vo vnútri tela dochádza k reálnemu rozkladu genetického materiálu.

Aby bunky dokázali prežiť, musia neustále opravovať tieto poškodenia. Jedným z najdôležitejších mechanizmov na opravu DNA je nukleotidová excízna reparácia (NER), teda proces, ktorý dokáže identifikovať a odstrániť poškodené úseky DNA. Na tému upozornil portál Phys.

Pixabay (Úprava redakcie)

Chirurgická presnosť na molekulárnej úrovni

Vedci z Georgia State University využili superpočítač Summit v Oak Ridge National Laboratory na podrobnú analýzu tejto opravy. Pomocou modelovania odhalili kľúčovú úlohu proteínového komplexu PInC (pre-incision complex), ktorý reguluje proces opravy v neskorých fázach NER.

Výsledky štúdie publikovanej v časopise Nature Communications, môžu viesť k vývoju nových liečebných metód proti genetickým poruchám, rakovine a predčasnému starnutiu.

NER prebieha v troch základných fázach, ktorými sú rozpoznanie poškodenia, jeho overenie a samotná oprava. Tento proces môžeme prirovnať k zásahu zdravotníckeho tímu pri vážnom úraze, kde každá fáza vyžaduje inú skupinu „špecialistov“, teda proteínov, ktoré vykonávajú špecifické úlohy.

V prvej fáze zohráva hlavnú úlohu proteín XPC (xeroderma pigmentosum group C). Ten funguje ako prvý záchranár, ktorý identifikuje poškodenú časť DNA a následne zdeformuje štruktúru dvojzávitnice tak, aby bola prístupná na opravu. Po rozpoznaní poškodenia aktivuje ďalšie proteíny, ktoré zabezpečujú druhú fázu, teda overenie poškodenia (lesion scanning).

V tejto fáze sa do hry dostáva komplex TFIIH (transcription factor IIH), ktorý ďalej rozpletá DNA a skúma poškodené miesta. Až keď je poškodenie definitívne potvrdené, začína tretia fáza, ktorou je samotná oprava kedy sa aktivuje PInC, ktorý presne odstráni poškodené segmenty DNA.

Dve špecifické enzýmy XPF a XPG sa správajú ako molekulárne nožnice, ktoré odstrihnú poškodenú časť DNA. Po jej odstránení sa medzera vyplní novým, zdravým DNA reťazcom, čím sa obnova dokončí.

Tanmoy Paul, Georgia State University

Význam výskumu pre medicínu a liečbu genetických ochorení

Pochopenie mechanizmu NER a úlohy PInC je zásadné pre vývoj nových terapií. Podľa vedúceho výskumníka Ivayla Ivanova z Georgia State University môže narušenie tohto mechanizmu viesť k vážnym genetickým poruchám. Mutácie v NER proteínoch spôsobujú extrémnu citlivosť na UV žiarenie, vysoké riziko rakoviny kože alebo predčasné starnutie.

Superpočítač Summit umožnil vedcom nahliadnuť do dynamiky týchto proteínov doposiaľ s bezprecedentnou presnosťou.

„Snažíme sa pochopiť, prečo rôzne mutácie v rovnakých proteínoch vedú k takým rozdielnym ochoreniam,“ vysvetľuje Ivanov.

Čítajte viac z kategórie: Novinky