意大利技术研究院（IIT）与瑞典乌普萨拉大学、阿斯利康合作的一项研究显示，计算化学与超级计算机模拟可用于更细致地观察人体细胞关键机制。该研究由IIT热那亚分院分子建模与药物发现单元负责人Marco De Vivo牵头，论文发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）。

研究聚焦于“剪接”这一基因表达过程中的关键环节。基因表达指DNA中的信息被复制到RNA并被细胞利用；在剪接过程中，RNA分子会被重新组织以确保其功能正常。该过程由剪接体调控——剪接体由多种蛋白质与RNA分子构成，结构庞大且高度动态，长期以来难以开展精细研究。

为更好理解剪接体的工作方式，研究团队以博士生Gianfranco Martino为第一作者，采用先进分子模拟方法，在IIT的超级计算机“Franklin”上完成主要计算任务。Franklin由360多个GPU处理器驱动，研究人员据此在原子尺度重现分子运动与相互作用，从而在实验观测之外获得更细粒度的动态信息。

研究人员构建并模拟了一个规模约两百万原子的模型系统，用于观察剪接体在活动过程中的构象变化。团队指出，这一规模显著高于传统模拟常见的20万至50万原子范围，计算与建模难度更高。

在此之前，科研界对剪接体的认识更多来自不同时间点的静态结构“快照”，对其状态转换的动态过程缺乏直接刻画。IIT开发的模拟框架使研究人员得以追踪剪接体的连续运动，并发现其构象变化呈现精确且受控的序列，这被认为与剪接体的正常功能相关。该模型同时为解释部分此前难以解读的剪接实验数据提供了依据。

De Vivo表示，结果表明在超级计算机支持下，计算化学与分子模拟能够有力补充实验生物学对复杂系统的研究，并称准确理解剪接体机制是开发新型靶向药物的重要一步。乌普萨拉大学副教授、IIT访问首席研究员Marco Marcia则表示，其团队侧重RNA实验研究，与De Vivo团队在计算药物发现方面的专长形成互补，有助于加速实现发现新疗法的目标。

研究团队表示，下一步将改进已识别出的、可调控剪接体活性的分子，以期为剪接过程异常相关疾病提供新的治疗思路。