Nature #592 (7853) + онлайны: неандертальские связи, легочные скопления и клинические перспективы

• Психология, когнитивные исследования. Поиск оптимального дизайна — удобного пользовательского решения для улучшения продукта, технологии или ситуации — включает в себя мысленный анализ всех возможных изменений. Чтобы разобраться с механизмом выбора правильного решения, психологи из США провели серию из восьми экспериментов с участием добровольцев. Волонтерам предложили решить несколько задач: составить фигуру из геометрических деталей, собрать конструктор Lego и улучшить дизайн мини-поля для гольфа. Выяснилось, что в процессе поиска ответа на задачу людям свойственно добавлять новые варианты решений и отказываться от удаления дополнительных элементов. Это значит, что самые лучшие решения конкретной задачи приходят благодаря расширению спектра возможных идей. — People systematically overlook subtractive changes, Adding is favoured over subtracting in problem solving.
• Геном человека, генное редактирование. Проект «Геном человека» позволил расшифровать и создать основу для генного редактирования. На основе предшествовавших исследований Национальный институт здоровья США (National Institutes of Health, NIH) запускает новую программу по редактированию генома соматических клеток. Цель такой инициативы — разработать и протестировать подходы для лечения тканей, которые ускользают от терапевтического контроля с использованием существующих препаратов. — The NIH Somatic Cell Genome Editing program, «Биомолекула»: «Расширенный геном».
• Антропология. Ученые секвенировали самую старую из обнаруженных ДНК человека — образцы ДНК выделили из останков трех людей возрастом от 45 900 до 42 600 лет, обнаруженных в пещере Бачо Киро в Болгарии. Выяснилось, что современные обитатели Европы имеют родственные связи с неандертальцами — ранее это родословное взаимодействие не удавалось подтвердить. Причем эта неандертальская связь насчитывает длительную историю длиной в 70–80 поколений. — Initial Upper Palaeolithic humans in Europe had recent Neanderthal ancestry, «Биомолекула»: «Кто все эти люди?!».
• COVID-19. У пациентов с COVID-19 развиваются патологии легких, включая аномальное преобразование альвеолоцитов — клеток плоского эпителия легких. Скопления таких деформированных клеток приводят к альвеолярному отеку и воспалению. Причина перерождения легочных клеток — Spike-белок вируса SARS-CoV-2, который связывается с мембраной альвеолоцитов посредством плазмидного белка TMEM16. Чтобы найти возможные способы блокирования этого взаимодействия, биологи из Великобритании протестировали 83 потенциальных ингибитора мембранного белка. Самой перспективной молекулой оказался 5-хлор-2-гидроксибензамид, или никлозамид — препарат, который применяют для лечения паразитарных инфекций, связанных с гельминтами. Механизм действия никлозамида при терапии COVID-19 связан со способностью этого вещества притуплять колебания кальция и подавлять активность TMEM16F-ионного канала. — Drugs that inhibit TMEM16 proteins block SARS-CoV-2 Spike-induced syncytia, «Биомолекула»: SARS-CoV-2.
• Структурная биология, молекулярка. Для лучшего понимания эволюции человека и лечения наследственных заболеваний важно понимать сборку человеческих хромосом. Исследовательская команда из США проанализировала структуру, функции и эволюцию 8-й хромосомы человека с помощью дополнительных технологий секвенирования. В результате такого анализа удалось разобраться с пробелами в понимании строения участков хромосомы, ответственных за развитие раковых опухолей, а также подсчитать скорость мутаций на центромерах хромосомы. — The structure, function and evolution of a complete human chromosome 8, «Биомолекула»: «Синтетическая хромосома».
• Онкология, метаболизм. В раковых опухолях изменяется метаболизм — для онкоклеток характерен эффект Варбурга. Это феномен, при котором раковые клетки судорожно пытаются получить энергию за счет быстрого гликолиза с образованием молочной кислоты. Такое биохимическое изменение используют в качестве средства диагностики — с помощью позитронно-эмиссионной томографии можно визуализировать локализацию опухоли с измененным обменом веществ. Однако остается неясным, нарушается ли метаболизм клеток в микроокружении опухоли. Чтобы разобраться в этом вопросе, американские ученые измерили количество и скорость поглощения глюкозы и глутамина в популяциях опухолевого микроокружения. В результате удалось составить «карту предпочтений» разных клеток, окружающих опухоль: самыми прожиторливыми оказались миелоидные клетки, активно поглощающие внутриопухолевую глюкозу. За ними по степени глюкозного метаболизма следуют Т-клетки иммунной системы. При этом раковые клетки показали наиболее высокий уровень поглощения глутамина. Избирательное разделение клеток опухоли и клеток опухолевого микроокружения по предпочтениям глюкозы и глутамина может помочь в улучшении визуализации раковых образований. — Cell-programmed nutrient partitioning in the tumour microenvironment, «Биомолекула»: «Опухолевые разговоры, или Роль микроокружения в развитии рака».
• Эволюция животных. Клада маммалиаформ включает в себя современных млекопитающих и их вымерших родственников. Недавно удалось обнаружить представителей двух групп внутри клады маммалиаформ — это представители эвтриконодонтовых (Eutriconodonta) и тритилодонтовых (Tritylodontidae), которых обнаружили среди раннемеловой биоты Джехол в Китае. Анализ останков показал, что эти древние млекопитающие могут считаться первыми «копателями»: строение их позвоночника и конечностей помогло приспособиться к рытью канав и подземных ходов. Эта открытие позволяет лучше понять, как формировался осевой скелет млекопитающих: так, у вымерших предков уже в раннем меле наблюдалась экспрессия генов HOX, которые контролируют программу развития скелета. — Fossoriality and evolutionary development in two Cretaceous mammaliamorphs.
• Онкология, ИИ. Клинические испытания — самый объемный и энергозатратный этап разработки лекарств, который регламентруется строгим отбором пациентов. В научном сообществе рассматривают варианты инклюзивных клинических исследований, однако лимитирующим фактором в этом процессе остается использование критериев приемлемости испытаний. Ученые из Стэнфордского университета попробовали соотнести влияние разных критериев отбора на популяции с результатами предшествовавших клинических исследований, для чего использовали вычислительную систему Trial Pathfinder. Эксперимент проводили на модели данных завершенных испытаний в группе пациентов с немелкоклеточным раком легкого — всего в выборку попали характеристики 61 000 пациентов. Целью такой вычислительной проверки стало предположение, что из-за ограничений критериям выбора пациентов «допуск» к клиническим испытаниям потенциальных лекарств от рака получают меньшее количество людей, чем их могло бы быть. Программа проанализировала ограничения, которые задают на старте клинический исследований, и показала, что реальное количество пациентов, способных участвовать в испытаниях, вдвое больше. Эти результаты могут облегчить процедуру более всеобъемлющей и доступной программы клинических исследований. — Evaluating eligibility criteria of oncology trials using real-world data and AI, «Биомолекула»: «Клинические исследования».

Science #372 (6538) + онлайны: лобные извилины, бинокулярное зрение и фотохимическая реакция

• Антропология. Мозг современных Homo sapiens отличается от мозга человекообразных обезьян по размерам, форме и способу организации коры больших полушарий. Особенно эти отличия касаются лобной доли мозга, контролирующей когнитивные функции: социальное познание, языковые конструкции, использование сложных инструментов. Неясно, в какой момент времени лобная доля мозга предков современного человека начала активно развиваться. Чтобы ответить на этот вопрос, международная команда антропологов проанализировала эндокраны — отпечатки борозд мозга на внутренней стороне черепной коробки — у останков ранних Homo из Африки, Грузии и Юго-Восточной Азии. Выяснилось, что структурные перестройки лобной доли мозга начали появляться у людей, живших 1,7–1,5 млн лет назад, то есть еще до массового переселения людей с африканского континента. — The primitive brain of early Homo, The enigmatic origins of the human brain.
• Онкология, молекулярка. Названия генов BRCA1 и BRCA2 часто связывают с раком молочной железы: мутации в этих генах-супрессорах опухолей приводят к развитию рака груди и яичников. Терапию пациенток осложняет то, что гены BRCA1 и BRCA2 опосредованно влияют на репарацию разрывов ДНК, поэтому опухоли становятся еще более уязвимыми. Биологи из Великобритании и Германии применили скрининг на уровне всего генома и обнаружили белок DNPH1, который предотвращает включение аномальных нуклеотидов в ДНК. Этот белок позволяет обходить ограничения в репарации разрывов ДНК и позволяет эффективно уничтожать BRCA1-мутантные клетки в сочетании с классической терапией ингибитором PARP. — Targeting the nucleotide salvage factor DNPH1 sensitizes BRCA-deficient cells to PARP inhibitors, Epigenetic nucleotides enhance therapy, «Биомолекула»: «Рак молочной железы с семейной историей».
• Молекулярка, CRISPR. Метилирование ДНК — важный процесс молекулярной генетики: присоединение метильной группы поддерживает процессы развития и дифференцировки клеток. Чтобы лучше разобраться в механизме регуляции метилирования, исследователи провели полногеномный скрининг CRISPR-Cas9 в человеческих эмбриональных стволовых клетках. Ключевым участником процесса оказался ген QSER1, который поддерживает низкий уровень метилирования ДНК на конкретных участках молекулы. Взаимодействие этого гена с деметилирующим ферментом TET1 защищает нормальную программу развития клеток. — QSER1 protects DNA methylation valleys from de novo methylation.
• Биохимия растений. Некоторые водоросли могут не просто использовать энергию солнечного света для биосинтеза, но и запускать процессы ферментативного фотодекарбоксилирования жирных кислот с образованием длинноцепочечных углеводородов. С помощью вычислительных и спектроскопических методов удалось разобраться в фотохимической реакции водоросли Chlorella variabilis. Выяснилось, что этот процесс происходит при участии флавинового хромофора необычной изогнутой формы, а сама реакция окисления происходит с рекордной скоростью — за 100 наносекунд диоксид углерода трансформируется в бикарбонат. Фермент фотодекарбоксилаза, участвующий в такой необычной реакции, может найти применение в зеленой химии. — Mechanism and dynamics of fatty acid photodecarboxylase, «Биомолекула»: «Бактерии для водородной энергетики».
• Структурка. Рецепторы G-белков (G protein–coupled receptors, GPCRs) контролируют сложные взаимодействия между внешней и внутренней частями клетки. В новой статье Science объясняют, как устроена структура немодифицированного пептидного G-рецептора, связанного с геном кальцитонина. Чтобы понять изменения рецептора при связывании агониста, ученые сравнивали разные конформационные переходы, которые приводят к рекрутированию и активации G-белка в клетках насекомых. — Structure and dynamics of the CGRP receptor in apo and peptide-bound forms, «Биомолекула»: GPCR.
• Физиология, эволюция. У большинства позвоночных — двусторонняя зрительная система; это значит, что каждый глаз воспринимает сигнал и передает его обеим полушариям мозга. Ранее считалось, что такой тип зрительного восприятия — исключительное преимущество четвероногих. Однако результаты недавнего исследования показывают, что двусторонние визуальные проекции характерны и для рыб — тех, которые не относятся к кладе костистых рыб. Более того, формирование двусторонней зрительной системы никак не коррелирует с выходом на сушу и развитием четырех конечностей. При этом программа развития, которая контролирует развитие зрительной системы, отличается у рыб и млекопитающих: фактор транскрипции Zic2, ответственный за формирование ганглиозных клеток сетчатки четвероногих млекопитающих, отсутствует в клетках рыб. — Bilateral visual projections exist in non-teleost bony fish and predate the emergence of tetrapods, «Биомолекула»: «Откуда пошло зрение».
• COVID-19, вакцины. В Science опубликовали статью научного журналиста Ольги Добровидовой о российских вакцинах от коронавируса — «Спутник V» и «ЭпиВакКорона». Текст посвящен проблеме, которую уже обсуждали в зарубежных СМИ — рассинхронизации между выходом вакцины на рынок и сроками публикации результатов клинических исследований. — Latest Russian vaccine comes with a big dose of mystery, «Биомолекула»: «„Спутник V“, „ЭпиВакКорону“, „Модерну“ делать будем? Ликбез по вакцинам против коронавируса».