Инновации в биологии

Самозакапывающиеся роботы

Инновационные технологии активно внедряются в сферу сельского хозяйства. Так, исследователи разработали специального робота, способного справиться с посадкой семян. Дело в том, что при воздушном посеве не все семена проникают в почву и прорастают. Разработанная конструкция позволяет удерживать семена и помогать им проникать в почву. Более того, такой робот изготавливается из натуральных материалов, а именно — древесины дуба, что делает его безвредным для окружающей среды после использования. На эту конструкцию ученых вдохновила естественная способность древесины набухать при изменении влажности и менять свою форму. — Autonomous self-burying seed carriers for aerial seeding.

Новое — это хорошо обновленное старое?

В эпоху секвенирования второго и третьего поколения возрастает количество аннотированных геномов, которые теперь становятся доступны для исследований. Вместе с тем, появляются и проблемы, связанные с номенклатурой генов. Стандартизированная номенклатура обеспечивает и взаимопонимание в научно-медицинском сообществе, и безопасность пациентов, так как путаница в номенклатуре генов в медицинской литературе может иметь серьезные последствия. Авторы статьи в новом выпуске Nature призывают ученый мир использовать стандартизированную номенклатуру генов, допуская ее обновления, а не изобретать новые системы номенклатур для каждого конкретного случая. — The case for standardizing gene nomenclature in vertebrates, «Биомолекула»: «12 методов в картинках: секвенирование нуклеиновых кислот».

Молекулярка

На страже генома нейронов

Нейроны за время своего функционирования подвергаются большому количеству стрессорных факторов, угрожающих целостности их генома. Например, из-за повышенных метаболических потребностей у этих клеток возрастает и окислительный стресс. Существуют ли у нейронов специальные механизмы, призванные защитить эти клетки? В последнем выпуске Nature исследователи рассказывают об открытии одного из механизмов репарации ДНК: модификатор хроматина NuA4-TIP60 собирается в активированных нейронах вокруг специфичного для нейронов фактора транскрипции NPAS4. Этот комплекс связывается с поврежденными участками ДНК и задействует дополнительные механизмы репарации для устранения дефектов. Кстати, нарушение передачи сигналов NPAS4-NuA4 связывают с нейродегенеративными заболеваниями и старением. — A NPAS4–NuA4 complex couples synaptic activity to DNA repair.

Рецепт здоровья нейронов — в самих нейронах

«Биомолекула» уже рассказывала своим читателям, что в некоторых случаях терапия психоделическими соединениями под медицинским наблюдением может быть весьма эффективной. Однако нам еще только предстоит выяснить нейробиологические механизмы таких соединений и их потенциал в терапии. Исследование в последнем выпуске Science делает нас на шаг ближе к этой цели: ученые раскрывают терапевтически значимый механизм действия ДМТ и псилоцина (активной формы псилоцибина). Путем активации внутриклеточных рецепторов серотонина 2А, эти соединения способствуют нейропластичности, оказывая, таким образом, антидепрессивное воздействие. Серотонин, однако, не может быть естественным лигандом для этих внутриклеточных рецепторов и задействовать аналогичные механизмы нейропластичности. — Psychedelics promote neuroplasticity through the activation of intracellular 5-HT2A receptors, «Биомолекула»: «Новая жизнь психоделиков», «Дивный новый мир психоделической терапии», «Фармакофоры нейропластичности».

«Читатель» эпигенетической метки

Метилирование ДНК и модификацию гистонов можно назвать самыми изучаемыми эпигенетическими модификациями. Метилирование гистона H3 lysine-79 (H3K79) регулирует гены в развитии, клеточной дифференцировке и прогрессировании заболевания. Что известно о том, как именно эта метка транслируется в последующие эффекты? Благодаря разработке фотоаффинного зонда на основе нуклеосом для захвата белков, исследователям удалось найти молекулу, распознающую метилирование H3K79 — это менин. Структурные исследования показали, что менин взаимодействует с нуклеосомой H3K79me2 посредством поливалентных контактов. — Menin “reads” H3K79me2 mark in a nucleosomal context, «Биомолекула»: «Эпигенетика».

Экология

Как влажность влияет на видовое разнообразие?

Задумывались ли вы, почему в тропиках настолько разнообразный растительный мир? Предполагается, что большая влажность, характерная для тропического климата, напрямую влияет на количество видов растений. Влияние этого фактора на увеличение разнообразия растений может быть также косвенным, согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Nature. Исследователи сделали вывод, что доступность влаги может повысить выживаемость чувствительных к влаге видов и тем самым увеличить видовое разнообразие. Более того, на наиболее многочисленные виды растений повышенная влажность влияет отрицательно, что дает шанс жить и процветать более скромным по численности видам растений. — Effects of moisture and density-dependent interactions on tropical tree diversity.

Фораминиферы в градиенте широтного разнообразия

Известно, что при приближении к экватору общее количество видов увеличивается. Иначе это явление называется «градиентом широтного разнообразия». Ответ на вопрос о том, как этот градиент формировался, вероятно, содержится в прошлом. Окаменелости фораминифер могут ответить на многие вопросы динамики морской биогеографии. Исследователи, опубликовавшие свою работу в Nature, сделали вывод о том, что современный градиент широтного разнообразия возник всего около 15 млн лет назад. Изучая фораминифер, они также выяснили, что увеличение широтного температурного градиента более 15 млн лет назад и создало благоприятную почву для разделения экологических ниш и видообразования в низких широтах. — Origination of the modern-style diversity gradient 15 million years ago.

Структурка

«Мишень» для терапии при гипертонии

Котранспортер хлорида натрия, или NCC, является одним из ключевых игроков в физиологии почек, участвуя в реабсорбции соли в канальцах нефрона. Таким образом NCC регулирует артериальное давление, что делает его мишенью для тиазидных диуретиков, использующихся в терапии гипертонии. В новой статье в Nature представлены структуры NCC и NCC в комплексе с диуретиком. Так исследователи раскрыли основные конформационные состояния NCC и интригующий механизм его действия, что может быть полезно и для разработки новых препаратов, и для исследования мутаций, связанных с заболеваниями почек. — Structure and thiazide inhibition mechanism of the human Na–Cl cotransporter.

Секретное оружие в борьбе вирусного и человеческого белков

Следующее структурное исследование, опубликованное в Nature, посвящено белку APOBEC3 (или A3). Эти белки играют важную роль во врожденном противовирусном иммунитете. Но представлена структура не просто этого белка, а целого его комплекса с Vif, белком ВИЧ-1, который заставляет деградировать белки A3. Это исследование объясняет, как именно Vif противостоит человеческому A3G. Неожиданно исследователи обнаружили, что РНК является «молекулярным клеем» для взаимодействия Vif-A3G, позволяя Vif подавлять A3G с помощью убиквитин-зависимых и независимых механизмов. Оказывается, Vif противодействует белку A3G, перехватывая его в наиболее опасной для вируса форме, когда он связан с РНК и находится на пути к упаковке, чтобы предотвратить рестрикцию вируса. — The structural basis for HIV-1 Vif antagonism of human APOBEC3G, «Биомолекула»: «Подножка для вируса СПИДа».

Зоология

Ловушка для мух цеце

Мухи цеце, несмотря на свои скромные размеры, представляют собой проблему мирового масштаба. Перенося заболевания, они угрожают жизням миллионов людей и сельскохозяйственных животных в странах Африки. В настоящее время необходимо расширять арсенал инструментов для борьбы с этими насекомыми, чему немало поспособствовало исследование, опубликованное в Science. Исследователи идентифицировали феромоны, которые контролируют брачное поведение мух и выбор партнера. Эти феромоны, или половые аттрактанты, могут быть использованы в качестве ловушки для контроля численности мух цеце. — A volatile sex attractant of tsetse flies.

Иммунология

Как CD5 дирижирует Т-клеточным иммунитетом

Ингибиторы контрольных точек иммунного ответа являются перспективным классом противоопухолевых препаратов, блокируя сигнальные пути CTLA-4 и PD-1/PD-L1 и усиливая противоопухолевую активность лимфоцитов. Однако многие пациенты на лечение реагируют плохо. В этом контексте интересны дендритные клетки, которые играют важную роль в противоопухолевых ответах во время терапии и управляют Т-клеточным иммунитетом. Исследователи обратили внимание на гликопротеин CD5, экспрессирующийся на дендритных клетках. Оказалось, что дендритные клетки, экспрессирующие CD5, помогают стимулировать Т-клеточный ответ против меланомы и связаны с лучшей выживаемостью у пациентов. Субпопуляция дендритных клеток с экспрессией CD5 позволяет более эффективно программировать Т-клетки и улучшает ответ организма на терапию ингибиторами контрольных точек. — CD5 expression by dendritic cells directs T cell immunity and sustains immunotherapy responses, «Биомолекула»: «Дендритные клетки: профессиональные разведчики в „Опухолевой войне“».

Прочный фундамент иммунитета

Внеклеточный матрикс образует динамическую структуру вокруг клеток, состоящую из фибриллярных белков, гликозаминогликанов, протеогликанов. Привычно считать, что внеклеточный матрикс необходим для механической поддержки и защиты тканей и клеток. Однако свойства внеклеточного матрикса регулируют подвижность, выживаемость и функцию иммунных клеток, а иммунные клетки, в свою очередь, влияют на матрикс. Исследование, опубликованное в Science, рассматривает эту сложную сеть взаимодействий и то, какую роль она играет в успехе или провале иммунотерапии. — The extracellular matrix and the immune system: A mutually dependent relationship, «Биомолекула»: «Что такое внеклеточный матрикс и почему его все изучают».