Партнер дайджеста — Университет «Сириус»

Университет «Сириус» — это качественно новый подход к образованию и научно-исследовательской деятельности. В нем нет привычных факультетов и кафедр, ядро университета составляют Научные центры по приоритетным для России направлениям, которые возглавляют ученые с мировым именем.

Физиология

Проблемы перенаселения в клеточном мире

Бронхиальная астма — далеко не новое заболевание для человечества, но за столетия мы так и не смогли разгадать все механизмы развития этого заболевания. Новый вклад в историю изучения астмы внесло исследование, опубликованное в Science на прошедшей неделе. В нем исследователи показали, что бронхоконстрикция ведет к «перенаселению» клеток эпителия дыхательных путей и их вытеснению настолько, что это приводит к развитию воспаления. Значит, именно те препараты, которые противодействуют такому механическому повреждению, могут быть революционными в лечении астмы. — Epithelial cells crowded out in asthma, Bronchoconstriction damages airway epithelia by crowding-induced excess cell extrusion, «Биомолекула»: «Путеводитель по бронхиальной астме».

Исследования нового препарата на основе двойной мРНК против пропионовой ацидемии

Пропионовая ацидемия (ПА) — достаточно редкое заболевание, вызванное недостаточной активностью пропионил-КоА-карбоксилазы и приводящее к накоплению токсичных метаболитов в организме. В выпуске Nature прошедшей недели сообщается о промежуточных результатах исследований нового препарата против ПА мРНК-3927 на пациентах. Исследования по оптимизации дозы не выявило дозолимитирующей токсичности препарата, его завершили 12 из 16 пациентов и включились в дальнейшие исследования безопасности и эффективности. Анализ показал увеличение воздействия мРНК-3927 при увеличении дозы и снижение на 70% риска событий метаболической декомпенсации среди 8 участников. — Interim analyses of a first-in-human phase 1/2 mRNA trial for propionic acidaemia.

Молекулярка

Долгожители в мире РНК

Нам может показаться неоспоримой парадигма о том, что ДНК — долгоживущий носитель информации, а РНК — ее менее стабильные и недолго существующие копии. Однако новый выпуск Science заставит нас в этом засомневаться. Исследователи пометили недавно синтезированную РНК у мышей в постнатальном периоде и обнаружили ее присутствие во многих клетках мозга два года спустя! Эти долгоживущие РНК стабильно сохраняются в ядрах клеток головного мозга и, возможно, не менее, чем ДНК, влияют на продолжительность жизни нервных клеток. — Exceptionally long-lived nuclear RNAs, Lifelong persistence of nuclear RNAs in the mouse brain, «Биомолекула»: «Обо всех РНК на свете, больших и малых».

Усовершенствовать усовершенствованное

Несколько лет назад ученые «прокачали» распространенный способ геномного редактирования с помощью CRISPR-Cas9, сделав его более эффективным и безопасным, — так называемое праймированное, или первичное, редактирование. Работы в этой области продолжаются: на прошедшей неделе читатели Nature узнали про фактор La, являющийся единственным сильным медиатором первичного редактирования в клетке. При этом он функционально взаимодействует с направляющими РНК прайм-редактирования (pegRNA). Используя это, исследователи разработали белок PE7, слитый с La, который позволяет улучшить прайм-редактирование посредством существенного повышения эффективности редактирования pegRNA. — Improving prime editing with an endogenous small RNA-binding protein, «Биомолекула»: «CRISPR-эпопея и ее герои».

Митохондрии — еще одни защитники в борьбе с вирусом

Защищая организм при попадании в клетку вируса, митохондрии высвобождают фрагменты ДНК и РНК, что, в свою очередь, запускает воспалительный процесс и реакцию интерферона I типа. В репликации митохондриальной ДНК задействована ДНК-полимераза гамма. В научной работе, опубликованной на страницах Nature, рассматриваются механизмы синдрома митохондриальной рецессивной атаксии (MIRAS), при котором происходит мутация в данной ДНК-полимеразе. Мутантный вариант этой полимеразы нарушает стабильность реплисом митохондриальной ДНК, вызывая ее истощение. Ее количество в цитоплазме уменьшается, что приводит к медленному интерфероновому ответу. При MIRAS вирусы получают преимущество, реплицируются, что приводит к потере нейронов. Это открытие имеет важное значение в изучении митохондриальных заболеваний. — Ancestral allele of DNA polymerase gamma modifies antiviral tolerance, «Биомолекула»: «Тайная жизнь митохондрий».

Молекулярная модель секреции капсулярных полисахаридов

Капсулярные полисахариды (CPS) играют важную роль в организации клеточной поверхности многих комменсальных и патогенных бактерий, — и являются потенциальными мишенями для разработки препаратов против этих микроорганизмов. CPSs синтезируются в виде гликолипидов на внутренней стороне мембраны, а затем экспортируются через клеточную оболочку транспортером KpsMT ABC. Исследователи, опубликовавшие работу в Nature, изучили процесс секреции CPS у грамотрицательных бактерий посредством его взаимодействия с субъединицами транспортера и локализацию CPS на клеточной поверхности. — Molecular insights into capsular polysaccharide secretion.

Какой орган — такие сосуды

Такой сложный и высокоспецифичный орган, как мозг, нуждается в особой системе кровоснабжения, соответствующей его физиологическим функциям. Ангиогенез в нем осуществляется особым образом под контролем лигандов Wnt7a/b — сигналов созревания гематоэнцефалического барьера. Под контролем этого лиганда находится экспрессия Mmp25 в эндотелиальных клетках головного мозга. Металлопротеиназа Mmp25 необходима «ведущим» эндотелиальным клеткам для их миграции через базальную мембрану, выстилающую поверхность мозга. Новое исследование, опубликованное в Nature, описывает органоспецифичное влияние на «ведущие» эндотелиальные клетки, от которого и зависит образование сосудов. — A brain-specific angiogenic mechanism enabled by tip cell specialization.

Укус молекулярного скорпиона

РНК-полимераза Pol II отвечает за транскрипцию при реакции организма на сигналы окружающей среды. Pol II собирается с другими факторами в комплекс элонгации, который «приостанавливается» перед началом своей работы. Он приступает к работе после фосфорилирования, если только с ним не связывается комплекс Integrator, что вызывает преждевременную терминацию. Новое исследование, опубликованное в Nature, помимо ранее изученного связывания Integrator, проливает свет на то, как этот комплекс удаляет Pol II из матрицы ДНК. Исследователями было обнаружено, что субъединицы Integrator образуют структуру, по форме напоминающую хвост скорпиона. Он использует свое «жало», чтобы открыть зажим ДНК и облегчить терминацию, в то время как другая субъединица этого комплекса связывает сенсорные факторы комплекса одноцепочечной ДНК, что предотвращает повторное связывание ДНК. — Structural basis of Integrator-dependent RNA polymerase II termination.

Структурка

Механизм работы механочувствительных каналов

Механочувствительные ионные каналы, такие как OSCA/TMEM63, играют важную роль в механотрансдукции как у растений, так и у животных. Исследование, опубликованное в Nature на прошедшей неделе, позволило сделать важные выводы об устройстве и функционировании этих каналов: оказывается, каждая их субъединица способна открываться независимо. Кроме того, в их структуре важную роль играют не только белки, но и липиды, которые действуют как «стена» при проникновении ионов, позволяя каналу оставаться закрытым. — Mechanical activation opens a lipid-lined pore in OSCA ion channels.

Иммунология

Макрофаги — то, что они «едят»?

Макрофаги, очищающие наш организм от мертвых клеток, постоянно подвергаются воздействию огромного количества сигналов от клеток совершенно разных клеточных линий. Влияет ли на активацию макрофагов вид клетки и, соответственно, состав сигналов? Исследователи, опубликовавшие работу в Science, попытались разобраться в этом вопросе. Различные популяции клеток они подвергали апоптозу в среде, обогащенной интерлейкином-4, и активировали макрофаги in vitro. Оказалось, что макрофаги действительно индуцируют различные программы экспрессии генов зависимости от типа клеток, которые они поглотили. Более того, такие же программы обнаружены и в макрофагах печени мышей: их активация и интерлейкином-4, и апоптическими нейтрофилами позволила защитить животных от инфекции S. mansoni. — Apoptotic cell identity induces distinct functional responses to IL-4 in efferocytic macrophages, «Биомолекула»: «Одураченные макрофаги, или Несколько слов о том, как злокачественные опухоли обманывают иммунитет».

Умные Т-регуляторные клетки кишечника

Почему иммунная система кишечника защищает нас от одних микроорганизмов, патогенов, но абсолютно толерантна к другим, — нашей комменсальной микробиоте? В этом механизме участвуют не только Т_reg клетки, о которых известно достаточно широко. Как выяснили исследователи, опубликовавшие работу в Nature, стоит обратить внимание и на их микроокружение и пространственную компартментализацию. Исследователи выяснили, что собственная пластинка — тонкий слой соединительной ткани, выстилающий пищеварительный тракт, — является ключевой микронишей, отвечающей за функции эффекторных Т_reg. Развитие воспаления приводит к доминированию CD103 + SIRPα + дендритных клеток в собственной пластинке. Исследователям удалось даже идентифицировать пару рецептор—лиганд, которые управляют взаимодействием макрофагов и эффекторных Т_reg в собственной пластинке. — Immune microniches shape intestinal Treg function, «Биомолеула»: «Микробиом кишечника: мир внутри нас».

Микробиология

Как фаги используют пили бактерий

Бактериофаги широко распространены среди бактериальных патогенов и используют хитрые приспособления для проникновения в клетку хозяина. Так, в исследовании, опубликованном на прошлой неделе, ученые изучили механизм проникновения фага РР7 в клетку с помощью пилей IV типа (T4P) Pseudomonas aeruginosa. С помощью белка Mat он прикрепляется к пилюсу бактерий, затем пилюс втягивается и перетаскивает фаг на поверхность бактериальной клетки. — Removal of Pseudomonas type IV pili by a small RNA virus.

Нецелевой эффект лекарственных средств

Многие лекарственные препараты, не являясь антибиотиками, обладают, тем не менее, мощной антибактериальной активностью. Статья, опубликованная в новом выпуске Science, посвящена изучению такой неожиданной «токсичности» с помощью библиотеки Escherichia coli. Оказалось, что не-антибиотики могут воздействовать на различные бактериальные пути, что, с одной стороны, может вызвать нежелательные побочные эффекты и антибиотикорезистентность, а с другой — привести к открытию новых мишеней для разработки антибиотиков. — Antibacterial activity of nonantibiotics is orthogonal to standard antibiotics, «Биомолекула»: «Модельные организмы: кишечная палочка».

Как бактериофаг защищает клетку хозяина

Бактериофаги часто наделяют своих хозяев-бактерий эффекторами вирулентности. Так, исследователи обнаружили, что фаг Gifsy-1, обитающий в макрофагальных паразитах Salmonella enterica, может неожиданно остановить трансляцию и рост своего бактериального хозяина, что позволяет клетке-хозяину во время стрессовых событий восстановить и поддержать целостность генома. Терминаза этого фага, расщепляющая ДНК, чувствительна к окислительному стрессу и «переключается» на расщепление тРНК, когда иммунная клетка генерирует выброс активных форм кислорода. — Prophage terminase with tRNase activity sensitizes Salmonella enterica to oxidative stress.

Физиология растений

Белки, позволяющие домашним томатам самоопыляться

Самоопыление растений широко используется в сельском хозяйстве, чтобы передать необходимые признаки растений потомству. Растения приобретают для этого различные приспособления. Например, у домашних томатов вокруг мужских пыльников образуется конус, — и пыльца попадает на рыльце. Исследователи, чью работу можно прочитать в Science, идентифицировали набор генов HD-ZIP, отвечающих за образование волосков, скрепляющих шишку пыльника и регулирующих длину женского столбика. Оказалось, что у диких томатов экспрессия этих генов ниже, и они могут получать пыльцу от других растений. — HD-Zip proteins modify floral structures for self-pollination in tomato.

Эволюция

От челюсти к уху

Зверек с магическим названием «морганукодон» действительно уже не существует в наши дни, но еще 200 миллионов лет был вполне реальным жителем нашей планеты. Более того, окаменелости, которые он и его «родственники» оставили в качестве доказательства своего пребывания на Земле, помогают исследователям пролить свет на эволюцию челюсти и среднего уха млекопитающих. Дело в том, что челюстной сустав морганукодонов на самом деле состоял из двух суставов, один из которых и был предшественником среднего уха млекопитающих. Впрочем, настолько дальним предшественником, что отследить его эволюцию без переходных форм было трудной задачей... до настоящего момента. Исследователи обнаружили окаменелости двух видов животных, подобных морганукодону, Dianoconodon youngi и Feredocodon chowi. Анализ устройства их челюстных костей позволяет предположить, как постепенно челюстной сустав терял свои первоначальные функции и специализировался для выполнения слуховых. — Fossils document evolutionary changes of jaw joint to mammalian middle ear.

Такие разные центромеры

Центромеры человека из-за высокой скорости мутации — один из самых интересных с эволюционной точки зрения регионов генома. Но секвенировать их не так просто из-за большого размера и огромного количества повторяющихся паттернов. За эту непростую задачу взялись исследователи, опубликовавшие свою работу в Nature. Оказалось, что более 45% последовательностей нельзя надежно выровнять стандартными методами из-за появления новых α-сателлитных повторов более высокого порядка (HOR), а более четверти центромер различаются по положению кинетохор более чем на 500 т.п.н. Дальнейшее исследование подтвердило, что новые HOR имеют монофилетическое происхождение и их можно использовать для оценки скорости мутации центромер человека. — The variation and evolution of complete human centromeres.