Nature #580 (7803) + онлайны: «прозревшие» фибробласты, насыщение мозга через желудок и отставка президента Европейского научного совета

• Мутации, рак. В глиомах — опухолях головного мозга — возрастает мутационная нагрузка. Молекулярные причины возникновения мутаций до конца неизвестны. Предполагается, что развитие гипермутаций происходит в двух направлениях: первый путь — впервые возникшие мутации de novo, связанные с дефектами генов ДНК-полимеразы; второй путь — мутации, возникающие после лечения в результате приобретенной резистентности к химиотерапии. Эти результаты подтверждают один из возможных побочных эффектов химиотерапии в лечении рака мозга, когда после лечения усиливается рост опухолей. — Mechanisms and therapeutic implications of hypermutation in gliomas, биомолекула: Где больше всего мутантов?
• Метаболизм, иммунитет. Регуляторные Т-лимфоциты (Treg, T regulatory cells) выступают в роли защитников кишечника, контролируя силу иммунного ответа. Выяснилось, что поддержанию уровня Treg в ЖКТ способствуют бактерии. Микробиота кишечника расщепляет жиры до бутирата — короткоцепочечной жирной кислоты. Бутират, в свою очередь, способствует образованию периферических регуляторных Т-клеток. Получается, что бактериальные метаболиты косвенно контролируют иммунитет кишечника. — Bacterial metabolism of bile acids promotes generation of peripheral regulatory T cells, биомолекула: Микробиом кишечника: мир внутри нас.
• Биомедицина, регенерация. Потеря фоторецепторов вызывает поражение сетчатки и может приводить к потере зрения. Американским биологам удалось перепрограммировать фибробласты — клетки соединительной ткани — в палочкоподобные клетки. Такая манипуляция стала возможной в результате введения в фибробласты набора из пяти малых молекул, которые химически индуцировали их превращение в фотовосприимчивые рецепторы. После пересадки модифицированных фоторецепторов у испытуемых мышей восстанавливалась чувствительность к свету. — Pharmacologic fibroblast reprogramming into photoreceptors restores vision, биомолекула: Оптогенетика + голография = прозрение?
• Нейробиология, метаболизм. О сахарной зависимости написано множество статей по психологии поведения. Ученые из Колумбийского университета объясняют тягу к сладкому не с психологической, а с чисто физиологической стороны. Потребление сахара контролирует особа область мозга — ядро одиночного тракта. «Успокоить» эту сахар-контролирующую область с помощью сахарозаменителей не получается, потому что мозг напрямую связан с желудком через блуждающий нерв. Центр сахарного насыщения в мозге активируется только после проникновения сахара в ЖКТ. Эти результаты помогут контролировать тягу к сладкому за счет прямого блокирования канала связи между мозгом и кишечником. — The gut—brain axis mediates sugar preference, биомолекула: Сахар — сладкая смерть.
• Биофармацевтика, обзор. Процесс разработки лекарств за последние сто лет претерпел настоящую эволюцию. В начале 20 века лидировали химически синтезированные вещества на основе малых молекул, затем их потеснили биопрепараты и передовая терапия с использованием генетических конструкций. Сейчас многие биофармацевтические компании делают ставку на мультиспецифичные лекарства: би- и триспецифичные антитела, способные поражать несколько мишеней. Свежий обзор Nature посвящен как раз таким лекарствам, которые открывают новую эру в терапевтических инновациях. — Multispecific drugs herald a new era of biopharmaceutical innovation, биомолекула: Спецпроект: Современные лекарства.
• Нейрогенез, регенерация. В результате кортикоспинальных повреждений мозга взрослые нейроны возвращаются в эмбриональное состояние, чтобы запустить процессы регенерации. Ученые из университета Сан-Диего выяснили, какие молекулярные механизмы обеспечивают этот восстановительный эффект. Оказалось, что весь этот сложный процесс контролирует лишь один ген — Huntingtin (НТТ). Мутации в этом же гене вызывают болезнь Гентингтона, при которой постепенно разрушаются нейроны. Удаление гена НТТ значительно ослабляет процесс восстановления нервных клеток. — Injured adult neurons regress to an embryonic transcriptional growth state, биомолекула: Всё, что вы всегда хотели знать о взрослом нейрогенезе, но боялись спросить.
• Наука и общество. Социальная новость с коронавирусного фронта. Президент Европейского исследовательского совета по науке Мауро Феррари покинул свой пост спустя всего три месяца после вступления в должность. В своем заявлении Мауро объяснил свой уход тем, что Европейский Союз отклонил разработанную программу по борьбе с коронавирусом. Это было связано с тем, что устав Совета не допускает глобальную мобилизацию ученых на решение единственной проблемы, в данном случае — борьбы с вирусом. В свою очередь, руководство Европейского исследовательского совета обвиняет ученого в недостаточной вовлеченности в работу Совета и продвижении личных инициатив.— Coronavirus symptoms, research chief quits and Nature’s plan to join Plan S.

Science #368 (6488) + онлайны: «робото-насекомые», SARS-CoV-2 vs. MERS-CoV и хромосомные катастрофы

• Спецвыпуск Science посвящен засухе, поэтому разбираемся с самыми жаркими вопросами современной экологии и агробиологии:
  • Прогнозируем погодные изменения, чтобы предотвратить неурожайность и голод. — The hunger forecast.
  • Спасаем Калифорнийскую долину, которая буквально уходит под землю. — Deep deficit.
  • Разгадываем загадку гибели перуанской цивилизации в долине Мокегуа — связана ли она с масштабной засухой? — Engineering an empire.
  • Рассматриваем инструменты, которые могут помочь в понимании статистики и исследованию динамики засухи. — On the essentials of drought in a changing climate.
  • Знакомимся с засухоустойчивыми деревьями, которые приспособились к жизни на жаре. — Hanging by a thread? Forests and drought.
  • Обсуждаем, как фитогормоны улучшают выживаемость растений при засухе за счет передачи сигналов. — The physiology of plant responses to drought.
  • Спасаем растения от высыхания благодаря ризосферным бактериям. — Harnessing rhizosphere microbiomes for drought-resilient crop production.
  • Распределяем ответственность между коммунальными службами, чтобы улучшить снабжение водой в условиях засухи. — The effects of drinking water service fragmentation on drought-related water security.
• Молекулярка, рак. Большинство мутаций, приводящих к раку, возникают из-за неизбежных ошибок в репликации ДНК. В некоторых случаях сразу десятки и даже сотни участков хромосомы собираются неправильно. Причинами такого катастрофического мутагенного сценария могут быть два мутационных процесса: первый — цикл разрушений и слияний хромосом, что приводит к нестабильности генома, второй — хромотрипсис. Последний тип хромосомных перестроек обнаружили сравнительно недавно, и его мутагенный механизм всё еще остается непонятным. Ученые предложили модель хромотрипсиса для объяснения всего каскада мутагенных событий: хромосомных перестроек, фрагментации и повреждения ДНК, которые начинаются в результате ошибки деления в одной клетке. — Mechanisms generating cancer genome complexity from a single cell division error, Burning bridges in cancer genomes, биомолекула: Хромотрипсис: разобрать и собрать хромосому.
• Бионика. Обзор, в котором насекомых рассматривают в качестве объекта вдохновения для конструирования роботов. Авторы сосредоточились на мозге насекомых, чтобы на основе нейронных моделей создать управляемые механизмы. — Robots with insect brains.
• Структурка, метаболомика. Делящимся клеткам необходимы пуриновые основания. Дефицит пуринов в клетке вызывает сборку особой молекулярной машины для их синтеза — пуриносомы. Ученые проследили, как пурины синтезируются внутри пуриносом, с помощью масс-спектрометрической визуализации клеток HeLa. Выяснилось, что пуриносомы контролируют активность своих ферментов в соответствии с клеточным метаболизмом, чтобы вырабатывать нужное количество пурина. — Metabolomics and mass spectrometry imaging reveal channeled de novo purine synthesis in cells, биомолекула: Бессмертные клетки Генриетты Лакс.
• Молекулярная генетика, биология пола. У некоторых животных пол будущего потомства определяют не только X и Y хромосомы, но и внешние факторы. Например, пол рептилий находится под влиянием температуры яйца во время развития зародыша. Молекулярная причина этой взаимосвязи — действие сигнального белка STAT3. Так, у красноухих черепах при повышенной температуре STAT3 фосфорилируется и связывает локус Kdm6b, ответственный за мужской путь развития. Именно поэтому из яиц черепах, которых высиживали при более высокой температуре, развиваются самки. — Temperature-dependent sex determination is mediated by pSTAT3 repression of Kdm6b, биомолекула: Тайна зеленой черепахи: высокая температура делает черепах самками.
• COVID-19. Напоследок — новость про исследование коронавирусной инфекции на моделях приматов. Команда ученых из Нидерландов провела сравнение между «героем новостей» последних двух месяцев SARS-CoV-2 и менее известным вирусом MERS-CoV. У макак, которых заразили агрессивным SARS-CoV-2, вирус быстро распространялся в организме: его обнаруживали в альвеолоцитах 1 и 2 типа, в клетках ресничного эпителия носовой полости, в бронхах и бронхиолах. Вторая группа животных, которую инфицировали MERS-CoV, вирус идентифицировали только в альвеолоцитах 2 типа; при этом поражения лёгких при MERS-CoV были более легкими, чем при SARS-CoV-2. Эти данные представляют собой клиническую модель исследования заболевания COVID-19 для дальнейшего тестирования разных вариантов терапии болезни. Все материалы о коронавирусе на Биомолекуле доступны в теме SARS-CoV-2. — Comparative pathogenesis of COVID-19, MERS, and SARS in a nonhuman primate model.