Nature #568 (7750) + онлайны: путешествия клеток, кризисы мозга и борьба за коллаген

• Биология моря, филогения. Один из классических примеров симбиоза — коралл. «Жилище» в нем обеспечивает коралловый полип (Anthozoa), а питание в некоторой степени могут предоставлять фотосинтезирующие водоросли (например, Symbiodinium). Но недавно ученым удалось выделить и третьего игрока кораллового симбиоза, которым оказались споровики (Apicomplexa). Вообще апикомплексы произошли от некоего свободноживущего и фотосинтезирующего предка. Однако современные представители этих простейших в основном облигатные паразиты человека и животных. Анализ генома апикомплексов, живущих в коралловых рифах, показал, что эти организмы могут быть некими уникальными переходными формами между свободноживущими и паразитическими Apicomplexa. — A widespread coral-infecting apicomplexan with chlorophyll biosynthesis genes, Coral symbiosis is a three-player game, биомолекула: Как предсказать будущее кораллового рифа?
• Молекулярная биология. Нарушения в структуре генов, например, удаление или блокирование конкретного гена, могут оказывать влияние на весь геном организма. Это явление называется генетическим компенсационным ответом (GCR, genetic compensation response). Однако молекулярная природа этого ответа все еще остается малоизученной. Ученые из Китая провели ряд экспериментов с нокаутом и нокдауном генов у рыбок данио-рерио и установили, что генетический компенсационный ответ зависит от мРНК с особым кодоном PTC в своем составе. Более того, GCR сопровождается усилением триметилирования гистона H3 на сайте начала транскрипции компенсаторных генов. Эти данные могут привести к разработке новых стратегий лечения спонтанных мутаций в организме. — PTC-bearing mRNA elicits a genetic compensation response via Upf3a and COMPASS components.
• Клеточная биология. Клетки постоянно путешествуют из одних частей организма в другие. При этом они используют разные стратегии перемещения. Например, клетки мезенхимы, эпителиальные и некоторые раковые клетки активно прокладывают себе дорогу, запуская процессы протеолиза. А вот лейкоциты выбирают путь наименьшего сопротивления и обходят встречающиеся на их пути препятствия. Недавно выяснилось, что в этом им помогает ядро и цитоскелет. Оказывается, лейкоциты оценивают размер пор (и понимают, могут ли они двигаться в выбранном направлении) благодаря расположению ядра и клеточного центра. — Nuclear positioning facilitates amoeboid migration along the path of least resistance.
• Нейробиология. В развитии нервной системы выделяют так называемый критический период, когда нервная система особенно чувствительна к определенным внешним раздражителям. Этот период важен для правильной организации процесса обучения. А вот при нервных расстройствах критические периоды как бы закрываются, ограничивая способность мозга к адаптации. Американские ученые обнаружили, что критические периоды регулируются MDMA — особой разновидностью метамфетамина. Причем воздействие MDMA зависит от работы окситоциновых рецепторов мозга. — Oxytocin-dependent reopening of a social reward learning critical period with MDMA, биомолекула: 12 методов в картинках: нейробиология.
• Структурка. Фермент АТФ-цитратлиаза (ACLY, ATP-citrate lyase) — один из участников обратного цикла трикарбоновых кислот. Продукты реакций этого цикла имеют важное значение для биосинтеза холестерина, ацетилирования белков. А сам ACLY представляет значительный интерес как потенциальная противораковая мишень — ведь пролиферация раковых клеток зависит от активности этого фермента. Ученым из США удалось разобраться в механизме ингибирования ACLY. Так, ингибитором ACLY оказалось сложное соединение, которое находится в гидрофобной полости рядом с цитрат-связывающим сайтом фермента. Активация ингибитора обеспечивает значительные конформационные изменения фермента ACLY, что фактически блокирует дальнейшие биохимические реакции. Обнаруженный гидрофобный сайт представляет собой перспективную мишень для разработки новых ингибиторов ACLY. — An allosteric mechanism for potent inhibition of human ATP-citrate lyase.
• Экология, климат. Большой Барьерный риф погибает. Ученые сравнили данные о пополнении массивов кораллов и обнаружили катастрофическую динамику — за 2018 год объем морской популяции сократился на 89% (по сравнению с историческими данными). Феномен разрушения рифов связан с обесцвечиванием кораллов. Этот эффект обеспечивается тем, что гибнут зооксантеллы — водоросли, обитающие в кораллах. Из-за этого снижается яркость окраски рифовых колоний. Гибель зооксантелл вызвана повышением температуры воды в океане. Ученые затрудняются ответить, за какой период времени Большому Барьерному рифу удастся восстановиться. — Global warming impairs stock—recruitment dynamics of corals, биомолекула: Как предсказать будущее кораллового рифа?
• Молекулярка, старение. Ученые из Франции и Японии обнаружили, что между стволовыми клетками кожи существует самая настоящая конкуренция. Ее обеспечивает особый белок коллаген XVII (COL17A1), который содержится в популяциях стволовых клеток эпидермиса. Те клетки, в которых этого белка много, делятся примерно с одинаковой интенсивностью, одновременно подавляя соседние стволовые клетки с более низкими концентрациями белка COL17A1. Однако со временем клетки постепенно теряют запасы белка COL17A1, и в эпидермальном слое кожи уже не остается «неравноправия» между соседними клеточными популяциями. А спад конкуренции приводит к разрушению клеточных контактов, потери эластичности кожи и, в конечном итоге, к старению. — Stem cell competition orchestrates skin homeostasis and ageing, биомолекула: Косметика и генетика: что общего?, Кто рубит коллагеновый лес.
• Наука и общество. Правительство Индии объявило о новых правилах проведения клинических испытаний. Это позволит устранить необходимость крупномасштабных исследований и ускорит выход лекарственных препаратов на рынок. Такое решение было связано с большим разрывом между высоким уровнем заболеваемости индийского населения и низкой степенью научных разработок. (Так, в Индии проводится только 1,2% мировых клинических испытаний лекарств.) Сейчас фармацевтическим компаниям в Индии больше не придется проводить III фазу клинических исследований. Впрочем, это не отменяет фармаконадзор — долгосрочные эффекты при лечении пациентов после выхода препарата на рынок по-прежнему будут оцениваться. — India’s clinical-trial rules to speed up drug approvals, биомолекула: Спецпроект: Клинические исследования.

Science #364 (6435) + онлайны: гены птиц сквозь века, заботливые нематоды и клещи-санитары

• Физиология растений, структурка. На этой неделе сразу две статьи китайских ученых рассказывают о тонкостях формирования иммунитета растений. В отличие от животных, снабженных чуткой нервной системой, растения реагируют на патогены с помощью различных соединений. Среди них — особые белки, обогащенные лейцином (NLR, nucleotide-binding, leucine-rich repeat). Однако механизмы активации белков NLR до сих пор оставались неясными. — A pentangular plant inflammasome, биомолекула: Что «чувствуют» растения.
  • Из первой статьи мы узнаем об особой структуре ZAR1 в составе белка NLR у арабидопсиса. Выяснилось, что при участии ZAR1 белок переходит из неактивного в переходное состояние за счет сложных конформационных изменений доменов белка NLR. — Ligand-triggered allosteric ADP release primes a plant NLR complex.
  • Во второй статье ученые рассказывают о сложной пентамерной структуре ZAR1-домена белка NLR, который имеет форму колеса. Помимо участка, связывающего лейцин, в домене ZAR1 есть область, обеспечивающего сворачивание самого домена. Причем во время активации белка NLR в домене ZAR1 высвобождается альфа-спираль, которая обеспечивает взаимодействие с плазматической мембраной. — Reconstitution and structure of a plant NLR resistosome conferring immunity.
• Эволюционная биология. Специализировавшиеся виды, которые имеют общего предка, могут испытывать аналогичные изменения признаков. Но вот причина этих изменений долгое время оставалась неясной. Чтобы разобраться с этим вопросом, американские и новозеландские ученые проанализировали 11 геномов нелетающих птиц их разных таксонов, включая ныне вымершую моа. Выяснилось, что независимая потеря способности к полету у этих птиц в большей степени вызвана изменениями в регуляторных областях генов. — Convergent regulatory evolution and loss of flight in paleognathous birds, биомолекула: Могут ли условия жизни птиц влиять на пол потомства?
• Молекулярка, поведение. Ученые из Гарварда и Общества Макса Планка определили механизм распределения ролей «свой — чужой» среди нематод. Выяснилось, что в кутикуле этих паразитических червей содержится небольшой сигнальный белок. С его помощью нематоды могут узнавать личинок, которые принадлежат к собственному таксону. Получается, что круглые черви способны избегать каннибализма на молекулярном уровне. — Small peptide—mediated self-recognition prevents cannibalism in predatory nematodes, Cannibal worms recognize their children—and don’t eat them as a result.
• Молекулярка, медицина. Боковой амиотрофический склероз — это заболевание, при котором погибают двигательные нейроны центральной нервной системы. Это приводит к параличам и атрофии мышц. На этой неделе в Science опубликовали статью, в которой ученые разбираются в молекулярных причинах этого заболевания. Благодаря секвенированию РНК исследователям удалось обнаружить в спинном мозге области, где происходят транскриптомные изменения. А анализ экспрессии генов, связанных с заболеванием, позволил выделить последовательные этапы дегенерации двигательных нейронов. — Spatiotemporal dynamics of molecular pathology in amyotrophic lateral sclerosis.
• Наука и общество. Национальный научный фонд США призывает создать общую электронную базу музейных экспонатов. В нее должны войти оцифрованные данные об окаменелостях, чучелах животных и других представителях живой природы. По предварительным оценкам, такая работа может занять несколько десятков лет и потребовать инвестиции в объеме до полумиллиарда долларов. Однако это не останавливает энтузиастов естествознания — ведь этот массовый проект даст массовый и легкий доступ к законсервированной сейчас в музеях информации. — Report urges massive digitization of museum collections.
• Энтомология. Ученые сделали любопытное открытие, спрятанное в оперении птиц. В перьевом покрове практически всех видов птиц обитает более 2,5 тысяч перьевых клещей. Долгое время наличие этих паразитов считалось болезнью. Однако выяснилось, что эти клещи — никакие не паразиты. Даже наоборот — перьевые клещи помогают птицам избавляться от бактерий и грибков. Ученые установили, что клещи питаются наслаивающимися на птичье оперение микроорганизмами, среди которых встречаются и патогены. В результате этого исследования бывшие паразиты превратились в ценных помощников. — This hair-raising feather mite is a vacuum cleaner for birds, биомолекула: Паразит паразиту враг.
• Наука и общество. Антибиотикорезистентность — одна из наиболее серьезных проблем не только здравоохранения, но и мировой политики в целом. В обзоре Nature специалисты рассматривают возможности экономики для решения этой проблемы. Одно из предложений, которое рассматривают специалисты — это создание регулирующего государственного органа, который будет выдавать разрешения на продажу антибиотических препаратов и позволит фармацевтическому рынку самостоятельно формировать цену на лекарства. Сейчас принята обратная реальность: в обществе установлен строгий контроль за ценообразованием и налогообложением антибиотиков, выпущенных в продажу. Новый подход позволит стимулировать промышленность к разработке и выпуску новых препаратов. — The challenge of antimicrobial resistance: What economics can contribute.