Nature #554 (7690) + онлайны: где британские ученые проверяют роль удачи в эксперименте, бесхвостые вирусы бороздят океан, а Китай разделяют на «музейную» и «колыбельную» части.

• Будни ученого. Исследователи зачастую говорят о роли случайности, удачи и интуиции в экспериментах — но насколько это правда? Британские ученые решили подтвердить российские стереотипы о себе и запустить проект о том, оправдано ли проведение дорогущих исследований, основанных лишь на интуитивных догадках и любопытстве. На какие типы уже поделили примеры удачных неожиданных открытий из прошлого и может ли эта работа успокоить налогоплательщиков, жалующихся, что их деньги уходят на странные затратные опыты, читайте в отдельной статье в Nature. — The serendipity test.
• Нейробиология, болезнь Альцгеймера. Использование биомаркеров болезни Альцгеймера могло бы облегчить проведение испытаний новых методов поддерживающей терапии для самых ранних и средних стадий заболевания. Авторы предложили измерять биомаркеры β-амилоида в плазме крови человека, применяя для этого методы иммунопреципитации (выделения белка из смеси с помощью антител) и масс-спектрометрии. Подобные новые маркеры выигрывают по соотношению «цена-польза» у уже существующих, дают достоверные данные о статусе амилоида-β в головном мозге и потенциально могут обеспечить более эффективный скрининг более широких слоев населения. — High performance plasma amyloid-β biomarkers for Alzheimer’s disease. биомолекула: На руинах памяти: настоящее и будущее болезни Альцгеймера.
• Нейробиология, болезнь Паркинсона. Возможность передвижения — невероятно важная способность для организма. У пациентов же с болезнью Паркинсона нарушается процесс инициации движения, и появляется медлительность из-за уменьшения количества дофаминовых нейронов в компактной части черной субстанции — Substantia Nigra Pars Compacta. Сейчас было показано, что активность дофаминовых нейронов в этой зоне перед началом движения влияет на вероятность и интенсивность намечающегося движения. — Dopamine neuron activity before action initiation gates and invigorates future movements. биомолекула: Болезнь Паркинсона: что изучать? как изучать?
• Нейробиология. Пространственная память, связанная с гиппокампом, — невероятно захватывающий предмет исследования. Ученые сейчас разработали новый лабиринт для крыс, позволяющий лучше контролировать выбор перемещения животного, снимать больше электрофизиологических показателей и изучить эту характеристику гораздо подробнее. — The honeycomb maze provides a novel test to study hippocampal-dependent spatial navigation.
• Вирусология. Бактериофаги, или вирусы бактерий, — самые распространенные биологические единицы на Земле. Подавляющее большинство тех, которые содержатся в базах данных или культивируются в лабораториях, имеют особую структуру — так называемый «хвост», трубку с выпячиваниями — «паучьими лапками». При изучении океанических же образцов было выявлено целое «бесхвостое» семейство, представители которого, по-видимому, и составляют большинство морских вирусов. Про них уже узнали много нового: например, у них короткие геномы в 10 кб, и они инфицируют более широкий диапазон хозяев, чем «хвостатые» вирусы. — A non-tailed twist in the viral tale, A major lineage of non-tailed dsDNA viruses as unrecognized killers of marine bacteria.
• Генетика, регуляция генов. В геноме млекопитающих количество тканеспецифичных энхансеров, регулирующих экспрессию генов удаленно, гораздо больше генов, кодирующих белки. Однако почему это так — неясно. Ученые на мышиной модели показали, что гены, контролирующие развитие эмбрионов, регулируются эхансерами в избыточном количестве. Повсеместное присутствие нескольких энхансеров со похожей активностью вблизи одного и того же гена способствует фенотипической устойчивости к инактивируюшим мутациям (c потерей функции) в отдельных энхансерах. — Enhancer redundancy provides phenotypic robustness in mammalian development.
• Генетика, регуляция генов. Многие черепно-лицевые деформации возникают из-за нарушений в тех клетках нервного гребня, которые формируют в эмбриогенезе лицевые структуры. Механизм же возникновения этих нарушений полностью не был ясен. Сейчас было показано, что мутации, связанные с синдромом Тричера Коллинза, нарушают локализацию РНК-геликазы, вовлеченной в биогенез рибосом через активацию белка р53. Итогом становятся тканеспецифичные мальформации. — Tissue-selective effects of nucleolar stress and rDNA damage in developmental disorders.
• Онкология. Соматические мутации генов ERBB2 и ERBB3, кодирующих белки HER2 и HER3 соответственно, обнаруживаются в большом количестве различных опухолей. С помощью доклинического моделирования было предсказано, что часть этих мутаций при водит к конститутивной (постоянной) активации HER2, однако роль большинства оставалась биологически неохарактеризованной. Ученые проверили на человеке эффективность нератиниба, ингибитора всех HER-киназ, и было показано, что результат зависит от конкретной мутации и типа ткани, и что ответ возникает только у раков с мутациями HER2. — HER kinase inhibition in patients with HER2- and HER3-mutant cancers.
• Онкология. Обычно женщины, у которых был диагностирован рак груди, прекращают получать адъювантную терапию через пять лет после удаления первичной опухоли. Однако достаточный ли это срок? Новый мета-анализ показал, что у таких пациенток все еще существует риск рецидива заболевания. — A rude awakening from tumour cells.
• Молекулярка. Митохондрии млекопитающих используют группы с одним атомом углерода, связанные с фолатом и производимые с помощью фермента SHMT2, для метилирования тРНК. Эта модификация требуется для митохондриальной трансляции и, соответственно, окислительного фосфорилирования в митохондриях. — Mitochondrial translation requires folate-dependent tRNA methylation.
• Биомедицинская инженерия. Создан новый малюсенький робот из мягких материалов, которого магнитными силами можно заставить делать множество вещей: плавать, взбираться, катиться, ходить и прыгать — и при этом нести груз. Такая разновидность роботов могла бы очень помочь при целевой доставке лекарств, минимально инвалидных операциях, биоинженерии и так далее. — Small-scale soft-bodied robot with multimodal locomotion. биомолекула: 3D-принтер произвел на свет полумягкого робота-прыгуна.
• Биоразнообразие, эволюционная экология. В Китае прорастает почти 10% видов покрытосеменных всего мира. Его считают, с одной стороны, своеобразным «музеем», поскольку многие виды считаются гипотетически очень древними. С другой же, это и «колыбель», поскольку там возникли многие новые растения в результате топографических и климатических изменений. Сейчас было показано, что «музейная часть» — это, по-видимому, восточный Китай, где много старых таксонов. «Колыбель» же эволюционного разнообразия — это западный Китай. — Evolutionary history of the angiosperm flora of China.
• Палеоклимат, археология. Ученые провели анализ данных по пыльце из Северной Америки и Европы, и он подтвердил предположения о потеплении климата в голоцене. Таким образом, можно считать, что созданные модели по оценке климата могут давать адекватные предсказания по другим периодам времени. — Reconciling divergent trends and millennial variations in Holocene temperatures.
• Археология. Новые археологические находки из Аттирампаккама (Индия) еще больше «состарили» историю человечества. Так, теперь задокументирован процесс перехода от ашельской культуры к культуре среднего палеолита около 385 000 лет назад, сопровождающийся изменением поведения ранних людей. Это гораздо раньше, чем предполагалось относительно проживания людей на территории Южной Азии. — Early Middle Palaeolithic culture in India around 385–172 ka reframes Out of Africa models. биомолекула: Кто все эти люди?!

Science #359 (6375) + онлайны: почему белые медведи умирают от голода, открыли ли голые землекопы секрет вечной молодости и с чем связан успешный ответ на иммунотерапию

• Нейробиология. Нейроны — одни из самых долгоживущих клеток в организме человека. По этой причине в них очень удобно изучать мозаичность генома и накопление мутаций в разные периоды жизни. Сейчас одна группа ученых опубликовала результаты по изучению отдельных нейронов пренатального развивающегося головного мозга, где они показали, что типы мутаций и скорость их накопления меняются с гаструляцией и нейрогенезом, причем такие ранние мутации могут как способствовать нейрональному разнообразию (что хорошо), так и влиять на будущее нарушение функций (что плохо). Вторая группа исследовала соматические мутации у людей разного возраста и доказала, что соматические мутации накапливаются в нейронах с возрастом — это происходит у людей с врожденным нарушением процесса восстановления ДНК. — Different mutational rates and mechanisms in human cells at pregastrulation and neurogenesis, Tracing single-cell histories, Aging and neurodegeneration are associated with increased mutations in single human neurons.
• Нейробиология. Процесс формирования и ремоделирования нейронального синапса крайне важен для развития ЦНС, а при болезнях он зачастую нарушается. Врожденные иммунные сигналы регулируют ремоделирование тканей на периферии, но влияние этого на синапсы было плохо изучено. Ученые показали, что интерлейкин-33 (IL-33) продуцируется развивающимися астроцитами. Он жизненно необходим для появления нормального числа синапсов и работы нервного контура в спинном мозге и таламусе и в первую очередь действует на микроглию. — Astrocyte-derived interleukin-33 promotes microglial synapse engulfment and neural circuit development.
• Онкология. Иммунотерапия — эффективный способ терапии многих онкологий, который вовлекает собственную иммунную систему человека на борьбу с опухолями. В новой статье рассматривается связь генотипа главного комплекса гистосовместимости с ответом на лечение. CD8+ T-лимфоциты распознают опухолевые пептиды, представленные главным комплексом гистосовместимости HLA-I. У человека три основных гена HLA-I: HLA-A, HLA-B и HLA-C. Ученые рассмотрели различные генотипы HLA-I клетой зародышевой линии, их способность распознавать опухолевые пептиды и связь с ответом на ингибиторы чекпоинтов. Оказалось, что гетерозиготность по локусам HLA-I связана с лучшей выживаемостью по сравнению с гомозиготностью по одному или нескольким генам. По этой причине для повышения эффективности противораковых вакцин и иммунотерапии, возможно, надо учитывать специфические мутации HLA-I. — Patient HLA class I genotype influences cancer response to checkpoint blockade immunotherapy, Enhancing responses to cancer immunotherapy.
• Старение. Голые землекопы не перестают удивлять: в новой статье авторы утверждают, что, возможно, к этим животным не применим такой термин как «максимальная продолжительность жизни»! Риски смерти с возрастом у них не увеличиваются, и они не подчиняются Закону смертности Гомпертца — Мейкхама, который применяют для описание процесса старения для всех остальных видов. Возможно, еще рано говорить, что голые землекопы совсем не стареют, но очевидно, что они представляют уникальный случай в биологии. — Forever young? Naked mole rats may know the secret. биомолекула: Голый землекоп и рак: кто кого.
• Генетика. PiРНК (Piwi-interacting RNA, малые некодирующие РНК) защищают стабильность геномов клеток зародышевых линий животных путем сайленсинга транспозонов. Сейчас на нематодах Caenorhabditis elegans было показано, что piРНК сайленсируют чужеродные нуклеиновые кислоты, но не трогают собственные гены для защиты генома нематоды. Интересно, что многие чужеродные трансгены могут «прятаться» от piRNA и все-таки успешно запускать экспрессию в клетках зародышевых линий. — The piRNA targeting rules and the resistance to piRNA silencing in endogenous genes. биомолекула: Обо всех РНК на свете, больших и малых.
• Генетика, воспалительные заболевания кишечника. Было известно, что полиморфизмы в гене C1orf106 связаны с повышенным риском развития воспалительных заболеваний кишечника. Сейчас ученые показали, что он регулирует стабильность адгезивных межклеточных контактов путем контроля деградации цитохезина-1, отвечающего в свою очередь активацию ARF6. В модели на мышах с дефектами C1orf106 же были обнаружены нарушения целостности кишечного эпителиального барьера. — C1orf106 is a colitis risk gene that regulates stability of epithelial adherens junctions.
• Дыхание. В альвеолах, дыхательных единицах легких, есть плоские клетки АТ1, опосредующие газообмен, и клетки АТ2, секретирующие сурфактант. Некоторые АТ2 также выполняют функцию альвеолярных стволовых клеток. Ученые показали, что в таких стволовых клетках активен путь сигналинга Wnt. Многие из них находятся в нишах одиночных фибробластов, выделяющих Wnt и за счет этой юкстакринной секреции поддерживающих нишу. Повреждение же индуцирует аутокринную секрецию Wnts, которая временно расширяет пул клеток-предшественниц. Такая простая ниша помогает газообмену и участвует в раковом перерождении. — Single-cell Wnt signaling niches maintain stemness of alveolar type 2 cells.
• Структурка. Исследователи с помощью криоэлектронной микроскопии расшифровали структуру сплайсингового комплекса С человека, задействованного при сплайсинге РНК, и показали, как происходит его связывание с аденозинтрифосфатазой / геликазой Prp16. — Structure of a human catalytic step I spliceosome. биомолекула: Крупные подробности микроскопического мира: Нобелевская премия по химии 2017.
• Микробиология. При семейном аденоматозном полипозе в толстой кишке возникают доброкачественные полипы. Если оставить их без лечения, то повышается вероятность заболеть раком толстой кишки. В модели на мышах оказалось, что на это влияют бактериальные биопленки внутри кишечника, поскольку в них обосновываются канцерогенные варианты Escherichia coli и Bacteroides fragilis, продуцирующие онкотоксины. — Patients with familial adenomatous polyposis harbor colonic biofilms containing tumorigenic bacteria.
• Микробиология, фиксация углерода. Сразу несколько статей вышло про фиксацию СО₂ из окружающей среды автотрофными организмами. Цикл восстановительной трикарбоновой кислоты (rTCA) — один из наиболее эволюционно древних автотрофных путей фиксации углерода. Он требует меньше АТФ, чем другие подобные циклы. Традиционно считалось, что цитрат-синтаза работает только в одном направлении, однако ученые обнаружили термофильные бактерии с «обратимым» ферментом, у которых направление катализа зависит от наличия органического/неорганического углерода. Такая система помогает бактериям выживать в разных условиях. — Reversibility of citrate synthase allows autotrophic growth of a thermophilic bacterium, A primordial and reversible TCA cycle in a facultatively chemolithoautotrophic thermophile, Stealth reactions driving carbon fixation. биомолекула: Кто на самом деле крутит углеродное колесо.
• Экология. Мир недавно потрясло видео умирающего от голода белого медведя. Неудивительно, что ученые связывают такую ситуацию с изменением климата, таянием льдов и, как следствие, уменьшением количества тюленей — основной пищи белых медведей. Более того, оказалось, что метаболизм медведей в 1.6 раз выше, чем предполагалось раньше (12000 ккал в сутки!), поэтому расход энергии на добычу еды тоже огромен. Порой гнаться за добычей оказывается слишком затратно для организма. Значит ли это, что эти животные скоро вымрут? Подробности можно посмотреть на другом видео от Science. Созданию же моделей прогнозирования климата и его влиянии на все живое посвящена еще одна статья Science. — Out of balance in the Arctic, High-energy, high-fat lifestyle challenges an Arctic apex predator, the polar bear, Climate, ecosystems, and planetary futures: The challenge to predict life in Earth system models.