Nature #566 (7744) + онлайны: нейроны-мигранты, живительный тестостерон и сенсорное воспитание

• Молекулярка, рак. Врачи оценивают прогрессирование рака у пациентов с помощью разных стадий — от первой до четвертой. Но существует и нулевая стадия рака. Она представляет собой злокачественную опухоль на начальных стадиях развития, когда воспаление еще не затронуло подлежащие ткани. Клетки, затронутые раком нулевой степени, находятся в подвешенном состоянии — неизвестно, будет ли опухоль прогрессировать. Молекулярные механизмы, которые определяют дальнейшую судьбу таких клеток, изучены слабо. В Nature Medicine опубликована статья, где ученые рассказывают о мутациях и изменениях клеток с раком нулевой степени. — Genetic clues can be used to predict whether early-stage cancer will form an invasive tumour, биомолекула: В поисках новых лекарств: математическое моделирование поведения живой клетки.
• Нейробиология, структурка. В процессе развития мозг увеличивается в размерах, и вместе с ним растет субвентрикулярная зона. Этот процесс возможен благодаря делению клеток в области желудочков мозга эмбриона. Затем клетки дифференцируются и расселяются в других участках нервной системы. Однако именно тот промежуток времени, когда стволовые клетки находятся в субвентрикулярной зоне, определяет судьбу взрослых клеток. Немецкие ученые обнаружили ключевого участника процесса дифференциации — белок AKNA. С помощью AKNA микротрубочки цитоскелета ориентируются особым образом, что позволяет клеткам расселяться в других слоях субвентрикулярной зоны. — The centrosome protein AKNA regulates neurogenesis via microtubule organization, биомолекула: Лаборатория стволовых клеток мозга: мир новых нервных клеток у взрослых животных.
• Молекулярка, микробиология. За поддержание бактериального метаболизма отвечают циклические динуклеотиды (cyclic dinucleotides, CDNs). Например, при заражении именно CDN запускают иммунный ответ. Недавно ученые обнаружили большое семейство сигнальных нуклеотидов, которые активируют рецепторы бактерии-хозяина и тем самым обеспечивают взаимодействие и с патогенами, и с соседями по микробиоте. — Bacterial cGAS-like enzymes synthesize diverse nucleotide signals.
• Нейробиология. В детстве мы знакомимся с окружающим миром — цветами, формами предметов, запахами и звуками. Именно в первые годы жизни наш мозг наиболее восприимчив к сенсорному развитию. Но почему? В последнем выпуске Nature опубликована статья исследователей из Лос-Анджелеса (США). В ней ученые рассказывают об интересной схеме развития нервной системы, которая настраивает наш мозг на сенсорику с самых первых дней жизни. Главный герой — нейромедиатор ацетилхолин, который выделяется в периоды возбуждения. Ацетилхолин возбуждает соматостатин-экспрессирующие нейроны, что обеспечивает сенсорное запоминание. В зрелом возрасте чувствительность нейронов к ацетилхолину теряется, и мы хуже реагируем на внешние раздражители. Но это можно исправить — достаточно активировать дендритные отростки нейронов, чтобы восстановить способность к сенсорному запоминанию. — Neuromodulatory control of localized dendritic spiking in critical period cortex, биомолекула: Как происходит выделение нейромедиатора, Молекула здравого ума.
• Молекулярка, эмбриогенез. Команда ученых из Кембриджа провела масштабную работу по картированию эмбриональных клеток. Причем сосредоточились исследователи на гаструляции — ключевом событии эмбриогенеза. Всего удалось собрать транскрипционные профили для 116,312 одиночных эмбриональных клеток, которые находились на 6–8 днях развития зародыша. С помощью модельной молекулярной карты удалось оценить клеточную дифференцировку, способность к плюрипотентности, а также описать ряд генных мутаций. — A single-cell molecular map of mouse gastrulation and early organogenesis.
• Эмбриология. Зародыш содержит как материнские, так и отцовские гены, поэтому он является чем-то чужеродным для организма матери. Кроме того, клетки эмбриона могут проявлять геномную нестабильность. Эта нестабильность вызывает воспаление и даже гибель зародыша. Интересно, что чаще страдают эмбрионы женского пола. Ученые из Корнеллского университета (США) нашли способ, который снижает воспаление. Если ввести в организм матери тестостерон, это спасет зародышей от гибели. Такой эффект связан с механизмом действия тестостерона — этот гормон снижает выработку провоспалительных цитокинов. — Female-biased embryonic death from inflammation induced by genomic instability, биомолекула: Манипулирование. II. Эмбриональное манипулирование.
• Наука и общество. Количество вирусов на Земле больше числа звезд в обозримой части Вселенной. Подсчитать их точное количество невозможно. А вот найти общие свойства вирусных частиц и создать каталог — вполне реально. Правда, к 2017 году описаны только 4958 видов вирусов. Их характеристики неполные, а взаимосвязи между таксонами часто запутаны. Международный комитет по таксономии вирусов (International Committee on Taxonomy of Viruses, ICTV) решил разобраться в хаосе микроскопического мира. Для этого в прошлом месяце в ICTV одобрили новый порядок классификации вирусов. Среди изменений выделили отдельный уровень «надтаксонов», которые стоят на ступеньку выше таксонов 1 ранга. Также специалисты ICTV официально утвердили вирусный тип «Negarnaviricota», к которому принадлежат одноцепочечные РНК-содержащие вирусы. — Classify viruses — the gain is worth the pain.

Science #363 (6429) + онлайны: боремся с бессонницей, заглядываем в тропическую пещеру и разбираемся с гибелью динозавров

• Нейробиология, молекулярка. Болезнь Альцгеймера во многом определяется накоплением двух белков — β-амилоида и тау-белка. Также у больных Альцгеймером нарушается сон. Но с чем связано прогрессирование болезни — с накоплением белков или со сменой цикла сна / бодрствования? Американские ученые отвечают — с нарушением сна. Хроническое недосыпание увеличивает содержание β-амилоидов и способствует распространению тау-белков в центральной нервной системе. Поэтому хороший сон — не только залог бодрого настроения, но и основной защитник от нейродегенеративных заболеваний. — The sleep-wake cycle regulates brain interstitial fluid tau in mice and CSF tau in humans, Sleep well to slow Alzheimer’s progression?, биомолекула: На руинах памяти: настоящее и будущее болезни Альцгеймера, Новый шаг к пониманию болезни Альцгеймера: возможно, недосыпание является одним из факторов риска.
• Структурка. Репликация ДНК — четкий и ответственный процесс переписывания генетической информации. Его контролирует сложный ферментный комплекс — реплисома. Ученые наблюдали за работой бактериальной реплисомы с помощью криоэлектронной микроскопии. Выяснилось, что реальная архитектура реплисомного комплекса отличается от классических представлений. Так, ДНК-полимеразы в белковом комплексе расположены асимметрично: одна — над хеликазой, вторая — снизу хеликазы. Это противоречит принятому мнению, что ДНК-полимераза находится позади хеликазы. — Structures and operating principles of the replisome, DNA replication from two different worlds, биомолекула: Катится, катится к ДНК гистон.
• Физиология растений, структурка. Когда клетка хочет избавиться от ненужных белков, она прикрепляет к ним метку — убиквитин. После этого запускается процесс разрушения. Но что делать, если «мусорный» белок находится внутри органеллы? Ведь мембрана органоида не пропустит убиквитин. Ученые из Великобритании обнаружили «вход», пропускающий убиквитин через мембрану хлоропластов. Им оказался канал Omp85, связанный с AAA⁺ шапероном. С помощью этого канала, который находится в наружной мембране пластид, убиквитин может перемещаться между цитозолем и внутренним содержимым органоида. — Ubiquitin-dependent chloroplast-associated protein degradation in plants, биомолекула: Вездесущий убиквитин.
• Нейробиология, молекулярка. Синапсы обеспечивают связи между разными отделами нервной системы. Ученые из Стэнфорда (США) обнаружили важных участников синаптических взаимодействий. Ими являются латрофилины — особые рецепторы, связанные с G-белками. Причем разные типы латрофилинов поддерживают разные синапсы на одном и том же нейроне. Это свойство объясняет исключительную специфичность синаптических связей. — Latrophilin GPCRs direct synapse specificity by coincident binding of FLRTs and teneurins, биомолекула: Молекулярная модель синаптической везикулы.
• Динозавры, древние катастрофы. Почему вымерли динозавры? Точного ответа не знает никто. Одна из гипотез — падение на Землю гигантского метеорита Чиксулуб 65 млн лет назад. Недавно ученым удалось найти подтверждение этой версии. Благодаря датированию лавовых выбросов, собранных на плато Декан (Индия), стало ясно: извержения индийских вулканов начались чуть позже падения Чиксулуба на полуострове Юкатан. Что это значит? Удар гигантского космического тела, который обрушился на американский континент, вызвал колоссальные сейсмические волны. Сотрясение поверхности такой силы вызвало извержение вулканов на другой стороне земного шара — в Индии. Лавовые выбросы погубили большую часть морской фауны и усугубили вымирание динозавров. — The eruptive tempo of Deccan volcanism in relation to the Cretaceous-Paleogene boundary.
• Палеонтология. Как жили наши предки? Охотились на мамонтов и осваивали пещеры. Но вот ученые из Института Макса Планка (Германия) предложили другую версию. Антропологи изучили 14,5 тысяч костей животных, которые обнаружили в пещере Фа Хиен в Калуатуре (Шри-Ланка). Выяснилось, что рацион обитателей тропиков эпохи позднего плейстоцена на 70% состоял из мелких животных: птиц, рептилий, белок и мартышек. В этой же пещере нашли и оружие — дротики и стрелы. Получается, что картинка, на которой древние охотники жарят на костре огромного буйвола, не имеет отношения к тропической реальности 45-тысячелетней давности. — Ancient humans hunted monkeys for tens of thousands of years.
• Новые материалы. Обычно слово «лобстер» ассоциируется с чем-то, что можно попробовать в ресторане. Но вот ученые из Массачусетского технологического института придумали для этого омара не изысканное, а вполне практическое применение. Американские специалисты разрабатывали новые материалы, которые смогли бы выдержать большую нагрузку. В поисках идей ученые заглянули под брюшко лобстеру. Нижняя часть панциря у этих глубоководных обитателей покрыта защитной оболочкой, которая выдерживает большую нагрузку. Ученые изучили срез этой оболочки и обнаружили, что микроструктура оболочки напоминает фанеру. Тонкие волокна в каждом продольном слое ориентированы в одном направлении, но вот расположение волокон в соседних слоях различается. Благодаря этому свойству защитная оболочка является одновременно гибкой и жесткой. При этом мембрана на 90% состоит из воды. Прочной она остается из-за своего состояния — по сути это аэрогель с очень низкой плотностью и сверхвысокой твердостью. Ученые уже начали разрабатывать прочные защитные материалы, сходные с панцирем лобстера. — A lobster’s underbelly is so tough, you could use it instead of car tires.
• Наука и общество. В американских научных журналах за последние 20 лет вышло более 100 статей, в которых специалисты рассказывают о связи между домашними питомцами и шизофренией их хозяев. Причина — паразитический организм токсоплазма (Toxoplasma gondii). Ученые выдвинули гипотезу: кошки разносят токсоплазму; паразит проникает в организм человека; начинается заболевание токсоплазмоз. После заражения появляются симптомы, которые напоминают грипп или ОРВИ. Но иногда токсоплазмоз вызывает психические отклонения, например, шизофрению. Миф это или правда? С этим вопросом разбирались генетики из Университета Дьюка в США. С одной стороны, T. gondii действительно неадекватно влияет на нервную систему. Так, крысы — носители токсоплазмы — совершают странные поступки. Они теряют страх перед хищниками и чуть ли не нарочно пытаются попасть им в лапы (то есть в зубы). Это связано с нарушением работы особых участков мозга, которые отвечают за инстинкт самосохранения. С другой стороны, нет ни одного четкого доказательства взаимосвязи между токсоплазмозом и шизофренией. Вернее, есть, но факты сильно противоречат друг другу. В исследовании 2016 года у 200 добровольцев, инфицированных T. gondii, оценивали риски развития шизофренией. Результат — токсоплазма не имеет никакого отношения к психическим расстройствам. В другой работе, опубликованной в Science в прошлом месяце, ученые исследовали 80 тысяч добровольцев. Выяснилось, что у людей — носителей T. gondii — вероятность шизофрении увеличивается на 47%. В общем, непонятно. Ученые уверяют, что особых причин волноваться из-за присутствия кошки в доме нет. А ответ на вопрос «токсоплазма vs. шизофрения» подскажет время. И новые исследования. — Reality check: Can cat poop cause mental illness?