Un team di ricercatori dell'Università Statale della Georgia ha compiuto un passo avanti significativo nella comprensione dei meccanismi di riparazione del DNA, utilizzando il supercomputer Summit. Questa potentissima macchina è capace di eseguire 200.000 trilioni di calcoli al secondo (200 petaflop) e ha permesso agli scienziati di costruire un modello dettagliato del complesso pre-incisione (PInC), un elemento cruciale nel processo di riparazione chiamato riparazione per escissione di nucleotidi (NER).

Il professor Ivaylo Ivanov, capo dello studio, ha affermato che il NER è un meccanismo versatile che ripara vari tipi di danni al DNA attraverso un processo in tre fasi, richiedendo un delicato equilibrio di proteine e macchinari molecolari. Purtroppo, le mutazioni possono danneggiare questi meccanismi di riparazione, contribuendo allo sviluppo di gravi malattie, tra cui diversi tipi di cancro e condizioni legate all'invecchiamento precoce.

Le tre fasi del processo NER sono:

1. **Riconoscimento**: La proteina XPC agisce come un primo soccorritore, rilevando il danno e aprendo la doppia elica del DNA per consentire l'accesso alle altre proteine.

2. **Verifica**: A questo punto, XPC chiama in aiuto altre proteine per avviare la scansione del sito danneggiato.

3. **Riparazione**: Diversi gruppi di proteine eseguono compiti specifici per completare la riparazione del DNA.

Ogni fase è paragonabile a un'équipe medica, in cui ogni specialista contribuisce al trattamento del paziente in base a necessità specifiche. Questo consente al macchinario NER di adattarsi ai diversi danni e compiti che deve affrontare.

Le scoperte riguardanti la sequenza di eventi nel NER e il ruolo del PInC potrebbero non solo migliorare la nostra comprensione delle malattie genetiche, ma anche fornire informazioni preziose per lo sviluppo di nuove terapie. Le simulazioni informatiche hanno evidenziato che mutazioni nelle proteine XPF e XPG possono causare gravi disturbi genetici, tra cui:

- **Xeroderma pigmentosum**: una condizione che aumenta il rischio di cancro alla pelle.

- **Sindrome di Cockayne**: un disturbo che influisce sulla crescita, lo sviluppo, e accelera l'invecchiamento.

Ivanov ha sottolineato l’importanza di concentrarsi su queste regioni critiche, poiché le mutazioni in queste aree possono compromettere gravemente la funzione del complesso NER.

Dopo sei anni di attività, il supercomputer Summit verrà dismesso alla fine del 2024. Tuttavia, il team di Ivanov prevede di transitare verso il nuovo supercomputer Frontier, capace di operazioni exascale e in grado di affrontare ricerche ancora più complesse, inclusi studi sulla riparazione del DNA accoppiata alla trascrizione (TC-NER).

Questi avanzamenti non solo offrono speranza per il trattamento di malattie gravi, ma pongono anche le basi per una nuova era nella biologia molecolare e nella genetica umana!