Forskare har använt superdatorn Summit för att kartlägga den molekylära mekanismen bakom reparation av skadat DNA, vilket kan revolutionera behandlingen av genetiska sjukdomar och cancer. Genom att simulera en kritisk del av processen som kallas nukleotidexsisionsreparation (NER) har teamet kunnat analysera hur proteiner samverkar för att identifiera och reparera DNA-skador med chirurgisk precision134.
NER-processens tre steg
Reparationsmekanismen NER delas in i tre faser:
- Igenkänningsfas: Proteinet XPC lokaliserar DNA-skadan och bereder området för vidare hantering genom att vrida upp DNA-spiralen34.
- Verifieringsfas: Proteinkomplexet TFIIH tar över, kontrollerar skadan och förbereder reparationen genom att ytterligare avlägsna DNA-strängar34.
- Reparationsfas: Pre-incision complex (PInC) samordnar enzymen XPF och XPG som skär bort den skadade delen, varefter nytt DNA syntetiseras för att fylla gapet14.
Superdatorns roll
Summit-superdatorn vid Oak Ridge National Laboratory med sin kapacitet på 200 petaflops möjliggjorde omfattande molekyldynamiksimuleringar av PInC-komplexet. Genom att köra NAMD-mjukvaran kunde forskarna följa rörelserna hos miljontals atomer över mikrosekunder, vilket avslöjade hur proteinmoduler samverkar dynamiskt134.
python# Exempel på beräkningskrävande simulering
simulation_time = 1e-6 # 1 mikrosekund
atomer = 2e6 # 2 miljoner atomer
beräkningar_per_sekund = 2e17 # Summit's kapacitet
totala_beräkningar = beräkningar_per_sekund * simulation_time
Medicinsk potential
Upptäckterna förklarar hur mutationer i NER-komplexen kan leda till:
- Xeroderma pigmentosum: Överkänslighet för UV-ljus och hög cancerrisk34
- Cockayne syndrom: Förtida åldring och neurologiska problem13
Genom att förstå de exakta mekanismerna hoppas forskare kunna utveckla riktade terapier som korrigerar specifika defekter i DNA-reparationen268. Detta skulle kunna minska risken för cancerrelaterade mutationer och behandla åldersrelaterade sjukdomar57.
Studien markerar ett viktigt steg mot att kartlägga kroppens inneboende reparationsmekanismer på molekylär nivå, med potentiella genombrott inom personanpassad medicin.
Citations:
- https://science.slashdot.org/story/25/03/13/0035232/supercomputer-draws-molecular-blueprint-for-repairing-damaged-dna
- https://www.reddit.com/r/STEW_ScTecEngWorld/comments/1jbxb4p/summit_supercomputer_with_200000_trillion_moves/
- https://phys.org/news/2025-03-supercomputer-molecular-blueprint-dna.html
- https://www.ornl.gov/news/summit-supercomputer-draws-molecular-blueprint-repairing-damaged-dna
- https://www.linkedin.com/pulse/supercomputer-draws-molecular-blueprint-repairing-dna-ken-wasserman-pukde
- https://www.linkedin.com/posts/ivaylo-ivanov-75a57471_summit-supercomputer-draws-molecular-blueprint-activity-7305729375008681986-dPZG
- https://x.com/physorg_com/status/1900012439179042850
- https://www.completefamilycareny.com/PatientPortal/MyPractice.aspx?UAID=%7B2F9F56E9-A172-4A93-9A0B-26748504C001%7D&TabID=%7BX%7D&ArticleID=NW-825169
Answer from Perplexity: pplx.ai/share
