超級電腦解密DNA修復之謎 揭開抗癌與抗老關鍵

科學家運用全球頂尖超級電腦，成功模擬細胞修復DNA的精密機制，這項突破將為癌症治療與抗衰老研究開闢新途徑。

紫外線、香菸等致癌物不僅會造成皮膚曬傷與老化，更會對人體DNA造成嚴重損害。雖然醫學界已投入大量研究，但DNA修復的分子機制仍有諸多未解之謎。喬治亞州立大學研究團隊近年利用美國能源部橡樹嶺國家實驗室的Summit超級電腦，專注研究「核苷酸切除修復」(NER)這種複雜的DNA修復途徑。

研究團隊在《自然通訊》期刊發表最新成果，他們建立關鍵的「預切複合體」(PInC)電腦模型。主持研究的化學系教授伊凡諾夫表示：「NER修復途徑就像精密儀器，透過三個階段修復各種DNA損傷。但當這個機製出現突變，就可能導致嚴重疾病。」

NER修復過程可分為三個階段：

1. 識別階段：XPC蛋白如同急救員，先定位受損DNA位置並扭轉螺旋結構

2. 驗證階段：TFIIH蛋白複合體接手，進一步解開DNA並掃描損傷

3. 修復階段：XPF和XPG兩種酵素像分子剪刀，精準切除受損DNA片段

研究團隊運用AlphaFold2神經網路模型預測未知蛋白結構，並透過Summit超級電腦進行微秒級分子動態模擬。伊凡諾夫解釋：「模擬結果讓我們看清PInC複合體的運作方式，這些發現對理解遺傳疾病至關重要。」

這項研究特別有助於解開「著色性乾皮症」和「科凱恩氏症候群」等遺傳疾病的致病機制。隨著Summit超級電腦退役，研究團隊將轉用目前全球最強的Frontier超級電腦，繼續探索轉錄偶聯NER修復機制。

這項研究由美國能源部先進科學計算研究計畫資助，相關成果將為開發新型抗癌藥物和抗衰老療法提供重要線索。