Nature #578 (7795) + онлайны: trade-off подвижности и скорости роста, связь активности нейрона и кровотока и влияние параметров среды на видообразование у птиц

• Микробиология. Новое исследование выявило интересные особенности trade-off между подвижностью и скоростью роста микробов. Как оказалось, если из двух существующих в одной среде популяций микробов одна делает ставку на подвижность, а другая — на быстрый рост, то в колонизации новых участков питательных веществ всегда будет побеждать меньшая по численности. Эта интересная особенность проявлялась и у диких, и у лабораторных штаммов, независимо от плотности роста микробов и их способности к хемотаксису. Единственное условие — trade-off между ростом и подвижностью должен быть достаточно выраженным. — Bacterial coexistence driven by motility and spatial competition.
• Нейробиология, физиология. Активные нейроны потребляют много ресурсов, поэтому полезно, что активность нейрона усиливает ток крови в близлежащих сосудах. Раньше считалось, что нейроны выделяют факторы расширения сосудов, которые действуют на гладкие мышечные клетки. А новое исследование обнаружило другой механизм, в котором оказались замешаны кавеолы эндотелиальных клеток артериол. Удаляя кавеолы этих клеток, можно было нарушить связь между активностью нейронов и кровотоком. При этом путь синтеза фактора расширения сосудов NO на эту функцию кавеол не влиял. — Caveolae in CNS arterioles mediate neurovascular coupling.
• Структурка. Сопряженный с G-белком рецептор GPR52 обильно экспрессируется в мозге, а нарушения его функций, по данным ряда исследований, связаны с развитием болезни Хантингтона и других заболеваний нервной системы. В новой работе представлены структуры GPR52 в свободном состоянии, в состоянии самоактивации а также в комплексе с потенциальным аллостерическим лигандом. — Structural basis of ligand recognition and self-activation of orphan GPR52.
• Нейробиология, иммунология. Симпатическая нервная система регулирует функции периферических органов, а некоторые клетки периферических органов стимулируют симпатическую иннервацию. Как оказалось, в жировой ткани мышей эту задачу берут на себя γδ T-клетки, стимулировавшие экспрессию рецепторов TGFβ1 в паренхимных клетках. Если в жировой ткани снижали экспрессию рецепторов TGFβ1, локальная симпатическая иннервация нарушалась, и у мышей развивалось ожирение. — γδ T cells and adipocyte IL-17RC control fat innervation and thermogenesis.
• Структурка. Фикобилисомы — крупные комплексы из молекул белка и пигментов, которые располагаются в хлоропластах красных водорослей и цианобактерий, помогая им улавливать свет. В новой работе опубликована структура фикобилисомы красной водоросли Porphyridium purpureum. Этот комплекс имеет полуэллипсоидную форму, состоит из 706 белковых субъединиц и содержит 1598 хромофоров. Вся эта конструкция позволяет передавать энергию с большой эффективностью. — Structural basis of energy transfer in Porphyridium purpureum phycobilisome.
• Молекулярка. Пероксид водорода (H₂O₂) — одна из самых распространенных активных форм кислорода. H₂O₂ синтезируется снаружи клетки в ответ на стресс.. Попадая в клетку, он модифицирует белки, запуская сигнальные каскады. Однако ученые подозревали, что сенсоры пероксида могут существовать и снаружи клетки. Авторы нового исследования обнаружили такой сенсор у модельного растения Arabidopsis. Этим рецептором оказалась мембранная киназа HPCA1. Пероксид активирует HPCA1 через ковалентную модификацию остатков цистеина, располагающихся снаружи клетки. — Hydrogen peroxide sensor HPCA1 is an LRR receptor kinase in Arabidopsis.
• Молекулярка. Комплекс Cas1—Cas2 подбирает фрагменты ДНК потенциальных инфекционных агентов, чтобы сохранить их в составе кассет локуса CRISPR и лучше защищаться от инфекции в будущем. Ученые выяснили новые подробности о том, как именно комплекс Cas1—Cas2 выбирает свои мишени. Как оказалось, структура подходящей для Cas1—Cas2 ДНК может варьировать — подойдет и одноцепочечная, и частичный дуплекс. На выбор фрагмента ДНК влияют его длина и наличие PAM-мотива. А еще, чтобы подготовить фрагмент к встраиванию в ДНК бактерии, его должна обработать экзонуклеаза DnaQ. — Selective loading and processing of prespacers for precise CRISPR adaptation.
• Экология. На богатство видов влияют колонизация новых мест обитания, образование новых видов и вымирание уже сформировавшихся. Авторы новой работы на примере островных птиц рассмотрели, как параметры среды влияют на эти три процесса. Исследование показало, что вымирание замедляется с ростом площади острова. А образование новых видов активизировалось с ростом площади острова и его изолированности. — A simple dynamic model explains the diversity of island birds worldwide.
• Молекулярка. В ходе эмбрионального развития животного клетки-предшественники должны делиться, сохраняя свой транскрипционный профиль. При этом в ходе деления клеток экспрессия генов ингибируется, и в начале нового цикла транскрипцию нужных генов приходится запускать заново. Авторы новой работы обнаружили механизм, помогающий клеткам-предшественникам сохранять транскрипционную идентичность, несмотря на деления. Как оказалось, к активным промоторам в интерфазе присоединяются белки WDR5 и TBP. В ходе митоза они привлекают комплекс APC/C. APC/C модифицирует гистоны убиквитиновыми цепочками. Это позволяет быстро начать экспрессию генов плюрипотентности в следующем цикле. — Gene expression and cell identity controlled by anaphase-promoting complex.
• Рак. Врожденные лимфоидные клетки группы 2 (ILC2s) регулируют воспаление и активность иммунных реакций. Эти клетки раньше и обнаруживали в опухолях, однако до сих пор не было известно, какую роль они там играют. Новое исследование показало, что ILC2s могут проникать в протоковые аденокарциномы поджелудочной железы и активируют противоопухолевую иммунную активность. Для этого типа опухолей ILC2s увеличивали эффективность анти-PD-1 иммунотерапии. — ILC2s amplify PD-1 blockade by activating tissue-specific cancer immunity.
• Генетика. Гаструлоиды — это трехмерные культуры эмбриональных клеток, воспроизводящие некоторые особенности развития млекопитающих после имплантации эмбриона. У них, к примеру, образуются зародышевые листки и формируются оси тела. Авторы новой работы исследовали, насколько экспрессия генов в гаструлоидах похожа на экспрессию генов настоящих эмбрионов мышей. Оказалось, что как минимум гены сомитогенеза у гаструлоид и эмбрионов экспрессируются сходным образом. — Single-cell and spatial transcriptomics reveal somitogenesis in gastruloids.

Science #367 (6480) + онлайны: диапауза у рыб, структура шипика 2019-nCoV и эволюция аллостерической регуляции

• Нейробиология. Информация о разных типах сигналов поступает по отдельным путям органов чувств. Как раньше считалось, только позвоночные животные могут использовать информацию, полученную от одного органа чувств, чтобы сопоставлять ее с сигналами другой модальности. Например, человек, который представляет себе визуальный облик предмета, обычно может опознать этот предмет на ощупь. А авторы новый работы обнаружили такую способность у беспозвоночных животных — шмелей. В экспериментах шмели могли в темноте опознать с помощью осязания объекты, которые они видели раньше. И наоборот, если шмель мог исследовать объект в темноте за счет осязания, он потом мог узнать его при свете, используя только зрение. — Cross-modal sensory transfer: Bumble bees do it, Bumble bees display cross-modal object recognition between visual and tactile senses.
• Молекулярка, физиология животных. Диапауза — это временная остановка развития организма на определенной стадии, которая может возникать из-за неблагоприятных внешних условий. Она чаще встречается у насекомых, например, на стадиях личинки или куколки, но может происходить и у позвоночных животных. Авторы нового исследования изучили диапаузу на примере рыб Nothobranchius furzeri. Исследование показало, что диапауза в их случае не влияет на будущий рост, плодовитость и продолжительность жизни рыб. На молекулярном уровне запуск диапаузы сопровождался переключением на особые виды комплексов Polycomb, ремоделирующих хроматин. Один из таких комплексов, CBX7, оказался особенно важным для сохранения структуры мышц рыбы. — A time to grow and a time to pause, Vertebrate diapause preserves organisms long term through Polycomb complex members. биомолекула: Анабиоз I. Минимальная жизнь.
• Иммунология. Ученые из США и Китая разработали адъювант, увеличивающий эффективность вакцин от гриппа. Новый адъювант — это 2′,3′-гуанозин монофосфат-аденозин монофосфат (cGAMP) в составе липосом, напоминающих по составу легочный сурфактант. cGAMP — активатор врожденного иммунитета, и, когда он попадает в эпителиальные клетки альвеол, запускается эффективный Т-клеточный антивирусный ответ. — Toward a universal flu vaccine, Pulmonary surfactant—biomimetic nanoparticles potentiate heterosubtypic influenza immunity.
• Генетика, иммунология. В новой работе представлены результаты масштабного исследования транскриптомов Т-клеток тимуса. Ученые рассмотрели транскриптомы 250 тысяч единичных клеток, взятых у людей разного возраста. По этим данным удалось разработать модели развития разных иммунных функций Т-клеток. — A cell atlas of human thymic development defines T cell repertoire formation.
• Структурка. Подбирая лиганды к рецепторам, сопряженным с G-белком, нужно учитывать, что разные лиганды одного и того же рецептора могут активировать разные сигнальные пути. Авторы двух новых работ рассмотрели, как конформация рецептора ангиотензина II первого типа меняется при связывании двух таких лигандов, вызывающих разные ответы. В одной из работ проводили моделирование, а в другой изучали кристаллические структуры рецептора в разных конформациях. Результаты двух работ оказались хорошо согласованными. — Molecular mechanism of biased signaling in a prototypical G protein—coupled receptor, Angiotensin and biased analogs induce structurally distinct active conformations within a GPCR, биомолекула: Аллостерические регуляторы GPCR: ключи от всех замков.
• Физиология растений. Обзор в свежем выпуске Nature посвящен новейшим исследованиям микоризы. Микоризные сети, соединяющие корни растений, регулируют поток питательных веществ, влияют на прорастание новых растений, а также на конкуренцию внутри вида и между видами. — How mycorrhizal associations drive plant population and community biology.
• Молекулярка, эволюция. Аллостерические регуляторы связываются с ферментом и изменяют его конформацию, влияя на его активность. Авторы нового исследования рассмотрели историю развития аллостерической регуляции киназы Aurora A, регулирующей смену стадий клеточного цикла у эукариот. Аллостерический регулятор Aurora A — белок TPX2, также направляющий киназу к микротрубочкам веретена. Восстановив последовательности древних вариантов киназы, ученые пришли к выводу, что ранние формы этого белка тоже связывались с TPX2, но аллостерический регулятор незначительно увеличивал их активность. В ходе эволюции аллостерический эффект TPX2 усилился, возможно, благодаря тому, что активную киназу Aurora A было полезно иметь у митотического веретена — то есть там, куда TPX2 ее направляет. — Ancient origins of allosteric activation in a Ser-Thr kinase.
• Структурка. Опубликована структура шипика коронавируса 2019-nCoV в состоянии, предшествующем сливанию с клеткой. Шипик состоит из тримера вирусного гликопротеина S и обычно находится в таком состоянии, что один из доменов связи с рецептором доступен для связывания. Также некоторые эксперименты этого исследования показывают, что гликопротеин S нового коронавируса сильнее связываются с рецептором ACE2, чем гликопротеин S вируса SARS-CoV. — Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation, биомолекула: 2019-nCoV: очередной коронованный убийца?
• Структурка. CD20 — мембранный белок B-клеток, с которым связываются антитела, помогающие бороться с аутоиммунными болезнями и некоторыми видами рака. Среди таких антител ритуксимаб — препарат, который успешно применяется в терапии уже двадцать лет, но механизм действия которого не до конца понятен. В новой работе опубликованы структуры CD20 в комплексе с ритуксимабом. Исследование показало, что ритуксимаб сшивает молекулы CD20 в циклические структуры, которые, вероятно, привлекают к B-клеткам систему комплемента. — Structure of CD20 in complex with the therapeutic monoclonal antibody rituximab, биомолекула: Краткая история открытия и применения антител.