Nature #568 (7752) + онлайны: поддержание жизни мозга умершей свиньи, регуляция иммунного ответа в кишечнике и разделение труда между комплексами ремоделирования хроматина

• Нейробиология. Раньше считалось, что всего нескольких минут без доставки крови в мозг млекопитающего достаточно, чтобы там начались необратимые изменения. Новое исследование, сделанное на мозгах свиней, меняет наши представления о необратимом. Ученые брали мозги свиней, убитых на бойне, и спустя целых четыре часа после смерти животных восстанавливали в них некоторые физиологические процессы. Для этого исследователи подключали мозг свиньи к системе, подававшей в него специальный раствор, содержащий питательные вещества и кислород, а также вещества, подавляющие электрическую активность нейронов (чтобы нейроны не слишком утомлялись, и чтобы мозг, чего доброго, не начал возвращаться к сознательной жизни). Благодаря такому вмешательству в мозгах свиней удалось сохранять архитектуру на клеточном уровне, снизить клеточную гибель, восстановить способность сосудов расширяться, а глии — запускать воспаление. Нейроны и другие клетки мозга начали поглощать глюкозу и выделять углекислый газ. Спонтанная синаптическая активность все же проявлялась, но никаких паттернов скоординированности не было заметно. После эксперимента, продолжавшегося шесть часов, ученые исследовали образцы тканей мозга и выяснили, что нейроны в их составе способны передавать сигналы, если возбудить их электрическими импульсами. Стоит отметить, что этот эксперимент — далеко не первая попытка поддерживать жизнь в мозге животных после их смерти, однако, здесь ученым удалось подробно исследовать множество функций органа и понять, до какой степени их удалось восстановить. — Pig brains kept alive outside body for hours after death, Restoration of brain circulation and cellular functions hours post-mortem. биомолекула: Из жизни мертвецов: так ли необратима смерть?

• Иммунология. Иммунной системе в кишечнике нужно балансировать между толерантностью к компонентам пищи и родным микробам, а также способностью противостоять патогенам. Для этого нужно, например, регулировать количества эффекторных Т-клеток, отвечающих за реакцию на патогенов, и регуляторных FOXP3⁺ Т-клеток, подавляющих чрезмерную иммунную активность. Интересно, что лимфатические узлы тонкого кишечника, как показала новая работа, отличаются по склонности давать толерогенный или про-воспалительный ответ, и эта склонность зависит от расположения лимфатического узла. Те из них, что располагаются проксимальнее (ближе к центру тела) предпочтительно запускают толерогенный ответ, а те, что располагаются дистальнее (дальше от центра тела), наоборот, чаще дают про-воспалительный ответ. — Compartmentalized gut lymph node drainage dictates adaptive immune responses.

• Иммунология, рак. Полиморфонуклеарные супрессорные клетки, развивающиеся из миелоидных предшественников (PMN-MDSCs) — это патологически активированные нейтрофилы, мешающие иммунной системе бороться с раком. Новое исследование проясняет, почему PMN-MDSCs дают такой эффект. Как оказалось, и у мышей, и у человека они гиперэкспрессируют транспортер жирных кислот FATP2. Благодаря этому PMN-MDSCs поглощают много арахидоновой кислоты и синтезируют много простагландина E₂. Ингибирование транспозонов FATP2 в эксперименте помогло замедлить развитие рака у мышей. — Fatty acid transport protein 2 reprograms neutrophils in cancer.

• Молекулярка. Комплексы ремоделирования хроматина управляют размещением нуклеосом на ДНК. Существует 4 семейства этих комплексов — SWI/SNF, ISWI, CHD и INO80, но разделение зон ответственности между ними не до конца известно. В новой работе ученые исследовали эмбриональные клетки без АТФазы SNF2H — важного компонента комплексов ремоделирования хроматина семейства ISWI. Как оказалось, без нормальной работы этих комплексов не поддерживаются правильные расстояния между нуклеосомами. Это особенно сказалось на функциях инсулятора CTCF — белка, важного для формированиях топогически ассоциированных доменов хроматина. — Mammalian ISWI and SWI/SNF selectively mediate binding of distinct transcription factors. биомолекула: Организовать геном: запутанная история гипотез и экспериментов.

• Биология развития. Нейрокраниум лопастеперых рыб когда-то состоял из двух частей, соединенных суставом, — передней и задней. В его форме произошло много эволюционных изменений, прежде чем эти части черепа стали одним целым у двоякодышащих рыб и ранних тетрапод. А в наши дни пределы этой изменчивости мы можем исследовать на латимерии — единственном позвоночным, сохранившим внутричерепной сустав. В новой работе ученые описали ранние стадии развития внутричерепного сустава и окружающих его мягких тканей у латимерий. — Neurocranial development of the coelacanth and the evolution of the sarcopterygian head.

• Молекулярка. Популярная система редактирования генома, использующая крысиный фермент APOBEC1 для дезаминирования цитозина, направляемый комплексом из белка Cas и гидовой РНК, как оказалось, активно модифицирует транскриптом. Проверив систему на клетках человека, авторы показали, что модификациям цитозина в урацил подверглось 38–58% транскриптов, и что в особо удачливых транскриптах частота модификаций достигала 100%. Чтобы бороться с этой проблемой, ученые разработали два новых варианта этой системы редактирования с мутациями APOBEC1, благодаря которым частота модификаций РНК снижается в сотни раз, а частота модификаций мишеней ДНК остается на сопоставимом уровне с оригинальной системой. — Transcriptome-wide off-target RNA editing induced by CRISPR-guided DNA base editors.

• Клеточная биология, рак. Большинство видов рака груди экспрессируют рецепторы эстрогена, и для таких типов рака используют гормональную терапию. Однако к такому лечению развивается устойчивость, и, как показывает новое исследование, в ней замешан белок LLGL2. Он гиперэкспрессируется в опухолевых клетках, имеющих рецепторы эстрогена, и способствует размножению клеток при нехватке питательных веществ. LLGL2 регулирует количество транспортера лейцина SLC7A5, способствуя поглощению лейцина и размножению клеток. А рецепторы эстрогена участвуют в регуляции экспрессии LLGL2. Активность SLC7A5 была необходимой и достаточной для развития устойчивости опухолевых клеток к тамоксифену. — LLGL2 rescues nutrient stress by promoting leucine uptake in ER⁺ breast cancer.

• Клеточная биология, рак. Протоковая аденокарцинома поджелудочной железы — агрессивная форма рака, которую, к тому же, сложно диагностировать. Как показали предыдущие исследования, своей агрессивностью эта форма рака во многом обязана активации звездчатых клеток поджелудочной железы (PSCs). Взаимодействие этих клеток с опухолевыми клетками поджелудочной железы способствует дальнейшему развитию рака и появлению метастазов. Ученые решили выяснить, какие именно сигнальные молекулы, выделяемые PSCs, оказывают такой эффект на опухолевые клетки. Как оказалось, важнейшей из таких молекул является фактор Lif. Как его фармакологическая блокада, так и делеция его рецепторов замедляют развитие протоковой аденокарциномы поджелудочной железы, а также увеличивают эффективность химиотерапии. Кроме того, уровень циркулирующего Lif можно использовать как индикатор эффективности лечения. — Targeting LIF-mediated paracrine interaction for pancreatic cancer therapy and monitoring.

Science #364 (6437) + онлайны: детекция ошибок CRISPR, отделение шума от сигнала в исследованиях мозга и реакция разных тканей на потерю опухолевых супрессоров

• Молекулярка, методика. В новом номере Science вышло сразу три статьи о методах исследования побочной активности CRISPR. Авторы первого метода предлагают отслеживать белок, участвующий в репарации двухцепочечных разрывов, с которых начинается процесс редактирования. Авторы второго метода придумали модифицировать геном одного из бластомеров мышиного эмбриона, когда он находится на двухклеточной стадии развития, а потом сравнивать, что получилось из модифицированной и немодифицованной клеток. Наконец, для исследования ненаправленных модификаций, которые проделал CRISPR в геноме риса, авторы третьей работы просто провели полногеномное секвенирование растений. И у мышей, и у риса попытки отредактировать цитозин привели к большему числу незапланированных модификаций, чем в случае редактирования аденина. — When genome editing goes off-target, Cytosine, but not adenine, base editors induce genome-wide off-target mutations in rice, Cytosine base editor generates substantial off-target single-nucleotide variants in mouse embryos, Unbiased detection of CRISPR off-targets in vivo using DISCOVER-Seq.

• Нейробиология. Еще три статьи из свежего выпуска Science посвящены широкомасштабным исследованиям активности нейронов в мозге и попыткам отделить сигнал от шума в таком богатом материале. В первой работе показали, что жажда влияет на активность примерно всех регионов мозга мыши, но по-разному. Во второй работе в амигдале мышей нашли две группы нейронов, активирующихся антагонистически в соответствии с сиюминутными изменениями поведения животного — занято ли оно сейчас исследованием окружающего мира или замерло и насторожилось. В третьей работе авторы показали, что примерно треть активности, которую можно зафиксировать в первичной зрительной коре мыши, относится не к специфическим визуальным стимулам, которые она наблюдает, а к движениям ее физиономии. То есть, в одних и тех же нейронах могло смешиваться возбуждение от зрительного стимула и от того, что мышь в данный момент шевелила вибриссами. Связанная с поведением активность, конечно, отражалась не только на работе первичной зрительной коры, но и на многих других отделах мозга. — Parsing signal and noise in the brain, Thirst regulates motivated behavior through modulation of brainwide neural population dynamics, Amygdala ensembles encode behavioral states, Spontaneous behaviors drive multidimensional, brainwide activity.

• Молекулярка, рак. Разные ткани по-разному реагируют на утрату опухолевых супрессоров, что приводит к разным частотам развития рака. В новой работе, опубликованной в Science, авторы на примере опухолевого супрессора BAP1 показывают, почему его утрата может оказывать разные эффекты в разных тканях. В большинстве клеток утрата BAP1 приводила к апоптозу или к клеточной гибели с другим механизмом. Но в некоторых тканях, склонных образовывать опухоли, регуляция анти-апоптотических генов была устроена по-другому, и клетки выживали, несмотря на отсутствие активности важного гена. — Intrinsic apoptosis shapes the tumor spectrum linked to inactivation of the deubiquitinase BAP1.

• Биоинженерия. Американские биоинженеры описали, как сделать ответ синтетической регуляторной системы линейным или нелинейным. Для этого важно учитывать число субъединиц в комплексах, а также силу связей между субъединицами. — Complex signal processing in synthetic gene circuits using cooperative regulatory assemblies.

• Молекулярка, рак. PD-1 снижает активность иммунной системы, подавляя активацию Т-лимфоцитов. Подавление его активности помогает иммунной системе бороться с раком. Интересно, что клетки и сами умеют эффективно ингибировать деятельность PD-1, поскольку он работает только в эффекторной, но не в активационной фазе Т-клеточного ответа. Как оказалось, в активационной фазе CD80 на поверхности антиген-презентирующих клеток связывает лиганд PD-1 и мешает PD-1 активироваться. Поэтому, когда на антиген-презентирующих клетках находится много молекул CD80, PD-1 не активен. Эти данные могут помочь в регуляции иммунного ответа, особенно при борьбе с опухолями. — Restriction of PD-1 function by cis-PD-L1/CD80 interactions is required for optimal T cell responses.