Nature #590 (7845) + онлайны: основные вехи в эволюции человека, регенерация мышц и кинетика взаимодействия белков с РНК

• Антропология. Коллектив учёных из Великобритании и Англии опубликовал обзор, в котором на основании последних палеонтологических и геномных данных описана эволюционная траектория происхождения человека. Авторы работы выделили три ключевых этапа в эволюции человека. Последний этап включает период от 40 до 60 тысяч лет назад, во время которого происходило распространение людей по всему земному шару и их последние взаимодействия с неандертальцами и денисовцами. Второй этап пришёлся на период от 60 до 300 тысяч лет назад, когда на африканском континенте формировалось разнообразие современного человека. Наконец, самый древний этап, датируемый 0,3–1 млн лет назад, включает отделение Homo sapiens от других видов древних людей. — Origins of modern human ancestry, «Биомолекула»: Кто все эти люди?!
• SARS-CoV-2. В новом исследовании американских учёных приводятся данные по наличию антител и B-клеток памяти против SARS-CoV-2 в когорте из 20 волонтёров, получивших мРНК-вакцины — Moderna (mRNA-1273) или Pfizer-BioNTech (BNT162b2). Спустя восемь месяцев после введения второй дозы у добровольцев выявлялись высокий уровень антител IgM и IgG против S-белка и рецептор-связывающего домена (RBD). Общая нейтрализующая способность плазмы и количество B-клеток, направленных против RBD, были сопоставимы с таковыми у перенёсших COVID-19. Однако активность клеток и плазмы против вариантов вируса, несущих замены E484K, N501Y или комбинацию замен K417N:E484K:N501Y, были заметно снижены по сравнению с таковой против исходного варианта вируса. — mRNA vaccine-elicited antibodies to SARS-CoV-2 and circulating variants, «Биомолекула»: SARS-CoV-2.
• Физиология. Регенерация мышечной ткани осуществляется за счет резидентных стволовых клеток, которые известны как сателлитные клетки и в норме находятся в состоянии покоя. К пролиферации сателлитные клетки приступают лишь при повреждении ткани. В новом исследовании учёные детально изучили взаимодействия сателлитных клеток с клетками врожденного иммунитета после повреждения в режиме реального времени на рыбках данио-рерио. Оказалось, что специфическая популяция макрофагов заползает в повреждённую область и создаёт нишу для пролиферации сателлитных клеток. Ведущую в роль в создании такой ниши играет цитокин никотинамидфосфорибозилтрансфераза (Nampt), продуцируемый макрофагами в области повреждения. — Macrophages provide a transient muscle stem cell niche via NAMPT secretion, «Биомолекула»: Стволовые клетки.
• Биология развития. Ошибки в ходе раннего развития организма могут приводить к спорадической гибели клеток. В зрелых тканях апоптотические тельца поглощаются макрофагами, но кто удаляет останки погибших апоптозом клеток в бластуле, в которой нет макрофагов? Как показало новое исследование, выполненное на зародышах данио-рерио и мыши, в роли фагоцитов на ранних этапах развития выступают клетки поверхностного эпителия. Подлежащие поглощению тельца они распознают за счёт фосфатидилсерина — молекулярного сигнала «съешь меня». — Cooperative epithelial phagocytosis enables error correction in the early embryo.
• Структурка. Клетка ощущает механическую силу, приложенную к мембране, с помощью специальных мембранных механочувствительных каналов, однако остается неизвестным, как именно эти белки реагируют на приложение механической силы. В новой работе была изучена структура бактериального механочувствительного канала MscS при разном состоянии мембраны, в том числе таком, которое соответствует натяжению мембраны вследствие приложения механической силы. Учёные детально исследовали механизм механотрансдукции и показали, что состояние открытого канала в липидном бислое динамично; кроме того, важнейшую роль в регуляции проходимости канала играют специфические липиды. — Visualization of the mechanosensitive ion channel MscS under membrane tension, «Биомолекула»: Появление и эволюция клеточной мембраны.
• Молекулярка. Регуляция экспрессии генов у эукариот находится под контролем тысяч числа РНК-связывающих белков и десятков тысяч РНК. Американские учёные изучили кинетику взаимодействия РНК-связывающего белка DAZL со своими РНК и экспериментально определили основные кинетические параметры. Для этого им пришлось сшить молекулы DAZL со своими РНК с помощью фемтосекундной вспышки ультрафиолетового лазера, иммунопреципитировать полученные комплексы, секвенировать последовательности связанных РНК. Они показали, что DAZL задерживается на сайтах связывания всего лишь на несколько секунд и менее. — The kinetic landscape of an RNA-binding protein in cells.
• Молекулярка. В последние годы накапливается всё больше данных, свидетельствующих, что длинные некодирующие РНК могут быть напрямую связаны с развитием ряда заболеваний у человека. В недавнем исследовании было установлено, что делеция локуса, кодирующего длинную некодирующую РНК, на хромосоме 2 человека вызывает выраженные врождённые пороки развития конечностей. У пациентов, страдающих от ряда дефектов развития конечностей, выявляется гомозиготная делеция длиной 27–63 тысячи пар оснований, которая располагается на 300 тысяч пар оснований выше гена EN1. Оказалось, что с этого участка считывается длинная некодирующая РНК из 4 экзонов, получившая название Maenli. Эта РНК необходима для тонкой настройки регуляторных сетей генов, отвечающих за формирование конечностей, по дорсовентральной оси. — Non-coding deletions identify Maenli lncRNA as a limb-specific En1 regulator, «Биомолекула»: Кодирующие некодирующие РНК, Длинные некодирующие РНК бактерий.
• Проекты по секвенированию. Огромный коллектив американских учёных сообщил о запуске проекта Trans-Omics for Precision Medicine (TOPMed), целью которого является изучение на уровне генов нарушений в работе легких, сердца, крови и сна. В новой статье члены программы описывают цели проекта, схему его работы, а также сообщают о первичных результатах, полученных из данных полногеномного секвенирования геномов 53 831 человека. — Sequencing of 53,831 diverse genomes from the NHLBI TOPMed Program, «Биомолекула»: Секвенирование ДНК.
• Физиология. В отличие от других внутренних органов, структура красного костного мозга, а именно его зон, где происходит дифференцировка тех или иных клеток, остается плохо изученной. Американские учёные визуализировали ниши костного мозга, в которых происходит миелопоэз, с помощью специального метода и создали атласы дифференцировки гранулоцитов, моноцитов и дендритных клеток. Образование дендритных клеток, моноцитов и гранулоцитов происходит в сосудистых структурах, известных как синусоиды. Более того, предшественники моноцитов и дендритных клеток локализуются вблизи кровеносных сосудов, клетки которых экспрессируют главный регулятор миелопоэза — колониестимулирующий фактор (Csf1). — In situ mapping identifies distinct vascular niches for myelopoiesis.
• SARS-CoV-2. Все недавно появившиеся варианты человеческих коронавирусов, скорее всего, произошли от летучих мышей. В новом исследовании на мышах с лёгкими, имитирующими человеческие, было показано, что SARS-подобные эндогенные коронавирусы летучих мышей, существовавшие до пандемии, успешно размножаются в человеческих лёгких, что подтверждает возможность прямого переноса коронавирусов от летучих мышей к человеку. В той же работе сообщается, что противовирусный препарат EIDD-2801, в настоящее время находящийся на II–III стадиях клинических испытаний, существенно подавляет репликацию SARS-CoV-2 и потенциально может стать лекарством от COVID-19, которое можно использовать в профилактических целях. — SARS-CoV-2 infection is effectively treated and prevented by EIDD-2801.

Science #371 (6530) + онлайны: мозг неандертальца, наноантитела к S-белку и транскриптомика птичьего пения

• Биомедицина. В новом исследовании американских учёных, выполненном при участии российской исследовательницы Анны Малашичевой, с помощью машинного обучения производился скрининг малых молекул, способных починить нарушенные регуляторные цепочки генов при болезнях сердца, связанных с нарушениями в работе аортального клапана. Болезнь была смоделирована на индуцированных плюрипотентных стволовых клетках. Вещество, оказавшееся наиболее перспективным по результатам скрининга, позволило наладить экспрессию генов в клетках аортального клапана, полученных от реальных пациентов, а также предотвращало развитие болезней клапанов сердца у модельных мышей. — Network-based screen in iPSC-derived cells reveals therapeutic candidate for heart valve disease, «Биомолекула»: Имитация сердечного слоя.
• Нейробиология. Коллектив учёных из США, Великобритании и Бразилии предпринял дерзкую попытку в некотором роде воссоздать мозг неандертальца! Проведя сравнительный анализ геномов современного человека и неандертальца, авторы работы выделили ген NOVA1 как наиболее подходящий для функционального анализа и внедрили его архаичную неандертальскую форму в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека, из которых потом получили мозг-органоид. Эти органоиды отличались от мозга человека как по экспрессии генов и сплайсингу, так и по морфологии и архитектуре синапсов. Авторы работы заключают, что аналогичным образом можно понять, чем варианты человеческих генов функционально отличаются от вариантов этих же генов у неандертальцев и других древних людей. — Reintroduction of the archaic variant of NOVA1 in cortical organoids alters neurodevelopment.
• SARS-CoV-2. Моноклональные нейтрализующие антитела могут стать мощным средством для лечения COVID-19, однако они слишком крупные и дороги в получении. Другое дело — более компактные наноантитела. Учёные из Швеции и Германии описали четыре вида наноантител, которые связываются с S-белком SARS-CoV-2 и не дают ему попасть внутрь клеток. Структурные исследования показали, что наноантитела распознают два различных эпитопа в составе S-белка. Это особенно важно в контексте лечения случаев COVID-19, вызванными мутантными формами вируса, потому что мультивалентные антитела, распознающие сразу два эпитопа, с большей вероятностью смогут нейтрализовать вирус, чем антитела, связывающиеся только с одним эпитопом. — Structure-guided multivalent nanobodies block SARS-CoV-2 infection and suppress mutational escape, «Биомолекула»: Моноклональные антитела, Терапевтические антитела.
• Нейробиология. Американские учёные провели фундаментальное исследование, раскрывающее основы птичьей песни на молекулярном уровне. Авторы исследования провели секвенирование РНК одиночных клеток и идентифицировали основные классы нейронов, которые контролируют пение птицы. Им удалось выявить несколько ранее неизвестных классов нейронов в переднем мозге птиц и добыть новые факты, касающиеся возможной гомологии неокортекса млекопитающих и отделов мозга птиц, отвечающих за пение. — Cellular transcriptomics reveals evolutionary identities of songbird vocal circuits.
• Биофизика. Немецкие исследователи предложили новый метод, позволяющий одновременно измерять расстояния, проходимые молекулярными машинами, и возникающие при этом силы. Они создали полупроводниковые наносферы из германия как дополнение для так называемых оптических щипчиков. Наносферы из германия позволили улучшить разрешение оптических щипчиков, благодаря чему исследователи смогли выяснить, что молекулярный мотор кинезин делает по микротрубочке шаг длиной 4 нм. Далее кинезин не диссоциирует от микротрубочки, а немного съезжает назад, после чего продолжает свое движение. Новый метод подходит для изучения движений белков на нанометровой шкале. — Germanium nanospheres for ultraresolution picotensiometry of kinesin motors.
• Физиология. Циркадные ритмы управляют работой многих органов и тканей, функционирование которых зависит от чередования тёмного и светлого времени суток, а также от некоторых внешних воздействий, например, приёма пищи. В новом обзоре рассматривается, как циркадные ритмы сохраняют свою синхронность в различных системах органов и анатомических структурах. Авторы описывают, каким образом центральные регуляторы циркадных ритмов в мозге и периферические регуляторы в других органах совместно или независимо поддерживают циркадные ритмы. — Communicating clocks shape circadian homeostasis, «Биомолекула»: Тик-так по-шведски. Нобелевская премия за циркадные ритмы.
• SARS-CoV-2. Американские и британские учёные создали гомотипичные антитела, несущие рецептор-связывающий домен (RBD) SARS-CoV-2 или несущие RBD совместно с RBD других бетакоронавирусов животных, которые потенциально могут быть опасны для людей. Мыши, иммунизированные мозаичными наночастицами, вырабатывали антитела с большей кросс-реактивностью, чем антитела мышей, получивших наночастицы с RBD только SARS-CoV-2, или антитела людей, заболевших COVID-19. Авторы заключают, что иммунизация наночастицами, несущими RBD нескольких коронавирусов, может предотвратить заболевание другими коронавирусами животных. — Mosaic nanoparticles elicit cross-reactive immune responses to zoonotic coronaviruses in mice.