Nature #584 (7819) + онлайны: гаттерии-обособленцы, сердечные ритмы и разрушительная урбанизация

• Экология, биология океана. Морские волны тепла — гидросферные явления, при которых температура воды в отдельных участках океана повышается на 90% по сравнению с соседними регионами. Такие климатические сдвиги оказывают негативные последствия на экосистему — например, вызывают цветение водорослей и заставляют морских обитателей переселяться в более благоприятные условия. За годы наблюдений удалось накопить большое количество данных о пространственных температурных сдвигах, однако в распоряжении научного сообщества не было удобного инструмента для анализа этих результатов. Американские специалисты разработали инновационную метрику, благодаря которой возможно количественно оценивать размеры и протяженность морских волн тепла. Этот метод поможет улучшить управление морскими ресурсами посредством учета пространственных тепловых сдвигов. — Thermal displacement by marine heatwaves, Metric for marine heatwaves suggests how these events displace ocean life, «Биомолекула»: А ты такой холодный, как... пластик в океане.
• SARS-CoV-2. Исследовательская команда из Национального института аллергии и инфекционных болезней (NIAD) и биотехнологической компании Moderna анонсируют новые результаты по созданию вакцины от коронавируса. Разработка прототипа патогена позволила улучшить дизайн вакцины мРНК-1273, что вызывает быстрый и мощный иммунный ответ на SARS-CoV-2 и патоген дикого типа D614G в организме пациента. В настоящее время вакцина мРНК-1273 находится на 3 стадии оценки эффективности. — SARS-CoV-2 mRNA vaccine design enabled by prototype pathogen preparedness, «Биомолекула»: SARS-CoV-2.
• Эволюционная биология. Гаттерии (Sphenodon punctatus) — уникальные рептилии, которые почти не изменились со времён динозавров и считаются единственными современными представителями древнего отряда клювоголовых. Генетики из Новой Зеландии проанализировали геном гаттерий, чтобы изучить эволюционную родословную этих пресмыкающихся. Выяснилось, что гаттерии обособились от ящериц и змей примерно 250 млн лет назад — раньше, чем предполагали учёные. Любопытно, что по набору генов современные гаттерии больше всего похожи на яйцекладущих млекопитающих — представителей другого класса позвоночных. — The tuatara genome reveals ancient features of amniote evolution, «Биомолекула»: Эволюционное превосходство черепах.
• Молекулярка. Гистоновые деацетилазы — семейство ферментов, которые модифицируют хроматин и подавляют транскрипцию — процесс синтеза РНК на основе ДНК. В этом семействе выделяют один любопытный фермент HDAC3 (histone deacetylase 3), потеря которого также ингибирует транскрипцию. Зачем нужен такой сложный деацетилазный механизм? Оказывается, потеря HDAC3 в макрофагах защищает клетки от губительного действия липополисахаридов, которые выделяются при воспалении. Фермент HDAC3 принимает на себя роль естественного активатора и одновременно блокировщика транскрипции, поддерживая врождённую иммунную систему. — Dichotomous engagement of HDAC3 activity governs inflammatory responses.
• Иммунология, микробиом. Слизистые оболочки млекопитающих населяет огромное количество микроорганизмов, поэтому любая их систематизация представляет собой нетривиальную задачу. Тем не менее, исследователи из Швейцарии и Германии решили принять этот вызов и проследили репертуары иммуноглобулинов в популяциях В-клеток мышей. Выяснилось, что различные концентрации микроорганизмов по-разному влияют на иммунный профиль хозяина. Например, репертуар IgA практически нечувствителен к увеличению популяции микробиома — в отличие от репертуара IgG, который расширялся после системного воздействия микроорганизмов. Такие сложные взаимодействия между клетками хозяина и микробиомным профилем позволяют организму гибко приспосабливаться к изменениям внешней среды. — Mucosal or systemic microbiota exposures shape the B cell repertoire, «Биомолекула»: Микробные фармацевты внутри нас. Человеческий микробиом — спаситель и убийца.
• Физиология, структурка. Активные формы кислорода — биомолекулы, способные вызывать патофизиологические состояния организма. В числе таких молекул — 8-оксогуанин, побочный продукт окисления ДНК, который приводит к ошибкам в сборке нуклеотидных цепей. Анализ окисленных микроРНК у крыс с гипертрофией сердца показал, что активация 8-оксогуанина в разных регионах молекулы вызывает разные патофизиологические сценарии. Если же ингибировать 8-оксогуанин в кардиомиоцитах, сердечная мышца возвращается к нормальному функционированию. — Position-specific oxidation of miR-1 encodes cardiac hypertrophy, «Биомолекула»: Активный кислород: друг или враг, или О пользе и вреде антиоксидантов.
• Экология, паразитология. Зоонозы — инфекционные болезни, которые передаются через определенных животных. Предполагается, что количество и разнообразие зоонозных переносчиков связано с расширением землепользования, когда естественные экосистемы превращают в городские районы или сельскохозяйственные земли. В результате масштабного анализа урбанизированных регионов выяснилось, что обитающие здесь млекопитающие содержат больше зоонозов, чем их собратья в естественной среде. — Zoonotic host diversity increases in human-dominated ecosystems.
• Биоразнообразие. Новая Гвинея — остров-рекордсмен по количеству нетронутых экосистем и предмет восхищения натуралистов всего мира. Здесь можно встретить представителей флоры самых разных географических зон — от мангровых зарослей до тропических альпийских лугов. Недавно специалисты-ботаники составили наиболее полный перечень всех сосудистых растений Новой Гвинеи: всего 13 634 вида, причем 68% из них — растения-эндемики. — New Guinea has the world’s richest island flora.
• Нейробиология, молекулярка. Аутизм — нейробиологическое расстройство, при котором снижаются навыки социальной коммуникации и падает эмоциональный интерес к общению. Для лечения этого заболевания специалисты сосредоточились на двух нейропептидах — окситоцине и вазопрессине. Окситоцин влияет на работу мозга и закрепляет эмоциональные привязанности, а вазопрессин улучшает социальные навыки и эмпатию. Исследователи из Швейцарии и Великобритании решили углубиться в молекулярно-генетический профиль терапии и проанализировали наследственные факторы предрасположенности людей к аутизму. Выяснилось, что мутация в гене Nlgn3 приводит к нарушению передачи окситоциновых сигналов и изменяет поведенческие стратегии. Эксперимент на мышах с Nlgn3-нокаутом показал: лечение мутации с помощью высокоспецифичного ингибитора киназ восстанавливает окситоциновые сигнальные пути и возвращает социальные реакции. — Rescue of oxytocin response and social behaviour in a mouse model of autism, «Биомолекула»: Расстройство аутистического спектра: «дети дождя».

Science #369 (6504) + онлайны: никотиновая суперсила, быстрый драг-дизайн и амазонские вопросы

• Физиология растений, селекция. Классический пример селекции растений — прививка, когда одному растению (подвою) искусственно пересаживают части другого растения (привоя). Этот вегетативный способ размножения успешно использовали на протяжении сотен лет для получения организмов с желаемыми свойствами — например, с устойчивостью к паразитам или с более крупными плодами. При этом прививка доказывает свою эффективность только для растений одного вида, реже — для близкородственных видов. Дальние родственники растений практически не приживаются в результате прививки. Японские исследователи обнаружили биохимическую причину такого «неприятия» и способ её избегания. Выяснилось, что при скрещивании отдалённых видов растений может помочь вид Nicotiana benthamiana — близкий родственник табака. Этот вид оказался настоящим «прививочным» супергероем: использование стебля Nicotiana benthamiana в качестве трансплантата может соединить то, что в принципе не скрещивается, например, томат и арабидопсис. В процессе приживления неродственных подвоя и привоя участвует фермент β-1,4-глюканаза, которая облегчает восстановление клеточной стенки на границе с трансплантатом. — Cell-cell adhesion in plant grafting is facilitated by β-1,4-glucanases, Chimeric plants—the best of both worlds, «Биомолекула»: Цисгеномика: новое слово в селекции растений.
• Физиология растений. Типичный пример симбиоза — взаимодействие между бобовыми растениями и клубеньковыми азотфиксирующими бактериями. С помощью Nod факторов на корнях бобовых формируются клубеньки, которые помогают восстанавливать атмосферный азот до аммония. Интересно, что бобовые растения избирательно образуют симбиоз с конкретными видами бактерий. Эту выборочность поддерживают лизиновые мотивы растений, воспринимающие рецепторы Nod фактора. Международной команде учёных удалось изменить специфичность рецепторов к Nod фактору благодаря замене двух мотивов в бобовом растении Lotus japonicus. — Ligand-recognizing motifs in plant LysM receptors are major determinants of specificity, Specificity in legume nodule symbiosis, «Биомолекула»: Одиссея азота.
• Биохимия, драг-дизайн. Модифицированные аналоги нуклеозидов используют в качестве терапевтических агентов, например, для лечения рака и вирусных инфекций — простого герпеса, ВИЧ и гепатита С. Однако разработка таких лекарств всё ещё остаётся сложным и высокозатратным процессом, в том числе из-за проблем с химическим синтезом нуклеозидов. Канадские биологи предложили быструю масштабируемую альтернативу синтеза нуклеозидов de novo. В качестве матрицы использовали ахиральные (симметричные) углеводные молекулы, которые фторировали, а промежуточные соединения циклизовали для получения аналогов нуклеиновой кислоты. — A short de novo synthesis of nucleoside analogs, Unifying the synthesis of nucleoside analogs, «Биомолекула»: Драг-дизайн: как в современном мире создаются новые лекарства.
• COVID-19. Коронавирусный шторм быстро распространился по всем странам мира. В начале пандемии эксперты предсказывали высокий уровень смертности в наиболее бедных регионах, включая Африку. Однако африканский континент всё ещё отличается низким индексом заболеваемости. Специалисты теряются в догадках: действительно ли Африка избавлена от критического уровня смертности от COVID-19, или этот результат — следствие статистических ошибок? В новом обзоре Science разбирают несколько причин африканского сценария пандемии. — COVID-19 in Africa: Dampening the storm?
• SARS-CoV-2. Различные типы интерферонов тестируют на эффективность для лечения коронавирусной инфекции. В их числе — интерфероны (IFN) λ типа III, которые обеспечивают локальную противовирусную защиту. В отличие от цитокинов IFN-α и IFN-β типа I, высокая экспрессия которых приводит к негативным провоспалительным эффектам, действие IFN-λ ограничивается поверхностями слизистых оболочек. Однако последние исследования на мышах показали, что IFN-λ вызывает повреждения лёгочного эпителия и увеличивает восприимчивость организма к бактериальным суперинфекциям. — Type III interferons disrupt the lung epithelial barrier upon viral recognition, Type I and III interferons disrupt lung epithelial repair during recovery from viral infection, Impaired type I interferon activity and inflammatory responses in severe COVID-19 patients, Interferon responses in viral pneumonias, «Биомолекула»: SARS-CoV-2.
• COVID-19, антитела. Пока общество ждёт вакцину от SARS-CoV-2, учёные исследуют антитела для защиты от коронавируса. Команда американских биологов проанализировала сотню антител против родственного вируса SARS-CoV из В-клеток памяти пациентов, которые пережили вспышку атипичной пневмонии 2003 года. Среди этих антител выделили восемь потенциальных кандидатов, которые нейтрализуют новый коронавирус и оказывают позитивный терапевтический эффект. — Broad neutralization of SARS-related viruses by human monoclonal antibodies.
• Экология. Мировое сообщество снова обращается к проблеме вырубки дождевых лесов в бразильской Амазонии. Система отслеживания лесной площади в реальном времени показывает, что масштабы вырубки увеличились на 28% по сравнению с прошлым годом. Это уже второй негативный скачок сокращения площади леса при президенте Жаире Болсонару, который в качестве предвыборного обещания обязался проконтролировать правовой аспект в сфере охраны окружающей среды. — Deforestation in the Brazilian Amazon is still rising sharply.