Nature #565 (7738) + онлайны: улучшенная версия IL-2 для борьбы с раком, хитрости ВИЧ-1 и китобойный промысел

• Нейробиология. Основа развития нейронных сетей — это многообразные и четко разграниченные связи, образуемые аксонами в разных частях нервной системы. На концах растущих аксонов находятся конусы роста, которые содержат специфический набор молекул, контролирующих и направляющих рост. Ученые смогли сопоставить протеомы и транскриптомы единичных нейронов и показали взаимосвязи в распределении РНК и белков на мышиной модели. — Subcellular transcriptomes and proteomes of developing axon projections in the cerebral cortex.
• Онкология. Инженерия. Цитокины — например, IL-2 — можно использовать для регуляции силы иммунного ответа, однако особенности их структуры ограничивают применение в клинической практике. Ученые с помощью компьютерной программы создали de novo улучшенную, супер-стабильную версию IL-2, которая стимулирует Т-лимфоциты для борьбы с раковыми клетками, как и исходная молекула, но при этом не дает побочных эффектов. Новый белок назвали Neo-2/15, поскольку он может имитировать воздействие не только IL-2, но и другого потенциально эффективного в иммунотерапии рака цитокина — IL-15. Молекула уже проверена на мышиных моделях меланомы и рака толстой кишки. — Designer protein delivers signal of choice, De novo design of potent and selective mimics of IL-2 and IL-15. биомолекула: Дизайнерские ферменты на службе общества.
• ВИЧ. 2’-O-метилирование РНК у млекопитающих — молекулярная метка, по которой врожденная иммунная система отличает эндогенную мРНК от экзогенной. Исследователи описали, как ВИЧ-1 применяет ее для своего блага. Оказалось, что вирус использует белок хозяина FTSJ3 для метилирования собственного генома и ускользает от распознавания врожденным иммунитетом. — FTSJ3 is an RNA 2′-O-methyltransferase recruited by HIV to avoid innate immune sensing. биомолекула: Связанные одной лентой, Победа над ВИЧ: смертельная лотерея со счастливым концом.
• Иммунология. Важнейшую роль в работе иммунной системы и контроле иммунного ответа играют регуляторные Т-лимфоциты T_reg, отдельная подгруппа CD4⁺ Т-лимфоцитов. На мышиной модели было выяснено, что для поддержания иммунной регуляторной экспрессии генов и осуществления иммуносупрессивной функции им необходим комплекс III дыхательной цепи митохондрий. — Mitochondrial complex III is essential for suppressive function of regulatory T cells.
• Структурка. Ключевой этап транскрипции — плавление цепей ДНК в области промотора РНК-полимеразой. В результате многоступенчатого процесса формируется «открытый промоторный комплекс», структура промежуточных продуктов которого неизвестна. С помощью криоэлектронной микроскопии были визуализированы бактериальные комплексы РНК-полимераза — промотор ДНК. Благодаря ей ученые предложили универсально консервативный механизм «открытия» промотора ДНК перед экспрессией генов. — Structures of an RNA polymerase promoter melting intermediate elucidate DNA unwinding.
• Вирусология. Структурка. Многие вирусы при заражении запускают процесс эндоцитоза через специальные рецепторы. Однако как безоболочечные вирусы покидают эндосому? Свет на это проливает расшифровка структуры Feline Calicivirus и его клеточного рецептора, полученная с помощью криоэлектронной микроскопии. Так, двенадцать копий минорного капсидного белка VP2 образуют порталоподобную структуру. Она, по гипотезе авторов, играет роль канала для доставки генома через эндосомальную мембрану в цитоплазму клетки-хозяина. — Calicivirus VP2 forms a portal-like assembly following receptor engagement.
• Физиология растений. Ботаника. Морфогенез у растений обычно координируется специальными клетками-организаторами, которые направляют соседствующие стволовые клетки на запрограммированное деление и дифференцировку. Было показано, что в корнях Arabidopsis thaliana клетки с ксилемной идентичностью и высоким уровнем ауксинового сигналинга играют роль таких клеток-организаторов. — High levels of auxin signalling define the stem-cell organizer of the vascular cambium. биомолекула: Ауксин — великий мотиватор.
• Ботаника. Апикальный рост растений начинается при прорастании семян — и про него довольно многое известно. Про организацию же и регуляцию радиального роста, или роста в толщину, который обеспечивают клетки прокамбия и камбия, известно меньше. Ученые показали, что радиальный рост в корнях Arabidopsis обеспечивается экспрессией генов, активируемых мобильными факторами транскрипции PEAR1 и PEAR2, и начинается около клеток с протофлоэмными ситовидными элементами (protophloem sieve element) прокамбиальной ткани. — Mobile PEAR transcription factors integrate positional cues to prime cambial growth.
• Экология. Защита животных. Япония выходит из соглашения Международной комиссии по промыслу китов (International Whaling Commission — IWC), возобновляет коммерческую добычу китов в Тихом океане и закрывает противоречивую программу по их исследованию. Она будет не одинока — китов добывают также, например, в Норвегии и Исландии. Читайте подробности о китобойном промысле в современном мире и том, есть ли положительные стороны в выходе Японии из соглашения, в этой публикации Nature. Кстати, в новом Science тоже вышла статья на эту тему. — Japan’s exit from whaling group may benefit whales (Science), Save the whales, again.

Science#363 (6423) + онлайны: как покорить самку волнистого попугайчика, трехмерные модели развития мозга и все новости об иммунометаболизме

• Нейробиология. Циркадные часы отвечают за ежедневные колебания в поведении, физиологии и биохимии организма. У млекопитающих генератор суточных ритмов находится в супрахиазматическом ядре (SCN) гипоталамуса, однако, как выяснилось, важны тут не только нейроны. Астроциты, которым раньше отводилась только вспомогательная роль, поддерживают работу циркадных ритмов и могут автономно инициировать и обеспечивать сложное поведение животных в рамках 24-х часового цикла. — Many paths to preserve the body clock, Cell-autonomous clock of astrocytes drives circadian behavior in mammals. биомолекула: Тик-так по-шведски. Нобелевская премия за циркадные ритмы.
• Нейробиология. Структурка. Болезнь Альцгеймера. Расщепление предшественника бета-амилоида (АРР) γ-секретазой связано с болезнью Альцгеймера. Ученые расшифровали структуру человеческой γ-секретазы в комплексе с трансмембранным фрагментом АРР с разрешением 2,6 Å. Эти данные могут быть использованы для создания лекарства — ингибитора такого связывания, который потенциально может снизить формирование бета-амилоида, основного компонента амилоидных бляшек. — Recognition of the amyloid precursor protein by human γ-secretase. биомолекула: Болезнь Альцгеймера: ген, от которого я без ума.
• Нейробиология. Молекулярка. Вышеназванная статья — отнюдь не единственная публикация в новом выпуске Science, посвященная белкам, вовлеченным в патогенез болезни Альцгеймера. Другая группа ученых решила подробнее изучить нормальную функцию АРР. Известно, что этот белок и его протеолитические продукты вовлечены в процессы развития мозга и осуществления некоторых типов синаптической пластичности. Возможно, они даже оказывают нейропротекторное действие. Сейчас выяснилось, что секретируемый эктодомен APP связывается с GABABR1a (γ-aminobutyric acid type B receptor subunit 1a), метаботропным рецептором ГАМК. Такое связывание подавляет высвобождение синаптических пузырьков и модулировало синаптическую передачу и пластичность у мышей. — Neuronal function of Alzheimer’s protein, Secreted amyloid-β precursor protein functions as a GABABR1a ligand to modulate synaptic transmission. биомолекула: Спокоен как GABA, β-амилоид: невидимый враг или тайный защитник? Запутанная тропка болезни Альцгеймера.
• Нейробиология. Развитие мозга — это удивительный самоорганизующийся процесс, при котором клетки делятся, дифференцируются, мигрируют и соединяются, образуя функциональные нервные цепи. У людей этот процесс занимает долгое время, включая как пренатальный период, так и постнатальный. Однако изучать его очень затруднительно. Исследователи предлагают использовать для этой цели трехмерные ассемблоиды (assembloids) из человеческих плюрипотентных стволовых клеток, в том числе и полученных перепрограммированием соматических клеток. Подобная модель также может помочь в изучении патологий нервной системы. — Assembling human brain organoids.
• Молекулярка. Один из базовых механизмов белкового синтеза эукариот — это кэп-зависимая инициация трансляции. У позвоночных в первом нуклеотиде кэпированных мРНК присутствует N6,2’-O-диметиладенозин (m6Am). Ученые описали количество модифицированного N6,2’-O-диметиладенозина в транскриптоме и определили специфичный белок аденозин-метилтрансферазу CAPAM (cap-specific adenosine methyltransferase), необходимый для проведения модификации. CAPAM содержит уникальную структуру, которая распознает кэп-специфический N6-метиладенозин в качестве субстрата. Белок взаимодействует с РНК-полимеразой II, что, вероятно, свидетельствует о том, что модификация происходит котранскрипционно. — Cap-specific terminal N6-methylation of RNA by an RNA polymerase II—associated methyltransferase.
• Иммунология. Инфекционным и аутоиммунным заболеваниям часто сопутствуют анемия и тромбоцитопения. При ревматологических заболеваниях и вирусных инфекциях может возникать и тяжелая форма воспалительной цитопении — синдром активации макрофагов. Ученые выяснили основу этой взаимосвязи: хронический сигналинг через Toll-подобные рецепторы 7 и 9 TLR7 и TLR9 моноцитов. Он побуждает эти клетки дифференцироваться в воспалительные гемофагоциты (iHPCs). — Chronic TLR7 and TLR9 signaling drives anemia via differentiation of specialized hemophagocytes.
• Иммунология. Метаболизм. В этом номере Science представлен большой обзор по иммунометаболизму — взаимодействию между общим обменом веществ и иммунитетом. Вы узнаете, как воспаление воздействуют на органы, вовлеченные в поддержание метаболических процессов, и центральный контроль со стороны гипоталамуса, и других патологических состояниях, возникающих при нарушении иммунометаболизма. — An evolutionary perspective on immunometabolism.
• Генетика. Антибиотикорезистентность. Одна из стратегий в арсенале бактерий — это фазовое изменение (phase variation): обратимое чередование генетических состояний. Ученые изучили геномы бактерий и выявили наличие определенных промоторов, которые переключаются из состояния «ВКЛ» в состояние «ВЫКЛ» с помощью инвертаз, аналогов интеграз у фагов. Таким образом, бактерии готовятся к борьбе со стрессами из окружающей среды. Более того, оказалось, что существуют и подобные промоторы, связанные с генами устойчивости к антибиотикам, то есть многие бактерии (в частности, Bacteroidetes, Spirochaetes и Verrucomicrobia) готовы и к воздействию антибиотиков. — Invertible promoters mediate bacterial phase variation, antibiotic resistance, and host adaptation in the gut. биомолекула: Спецпроект Антиобиотики и антибиотикорезистентость.
• Эволюция. Половой отбор. Уже давно в научных кругах витает мысль, что «поумнение» видов в процессе эволюции связано с тем, как именно особи выбирают себе партнера. Но проверить гипотезу такого полового отбора, конечно, непросто. Оказалось, что самки волнистых попугайчиков отдают предпочтение тем самцам, которые продемонстрировали при них свои когнитивные способности (в данном случае — в добывании еды из коробки), даже если до этого самки склонялись к выбору других самцов. — Problem-solving males become more attractive to female budgerigars, Are clever males preferred as mates? биомолекула: Семья — женское изобретение.
• Экология. Во многих тропических регионах, где в ближайшие годы ожидается усиление засухи, термиты играют важнейшую роль в поддержании функционирования экосистем. Именно им и посвящена обложка этого номера Science. Исследователи экспериментально показали, что именно эти животные отвечали за нормальное протекание трех основных процессов (разложения листьев, обеспечения разнообразия питательных веществ и удержания влаги) во время засухи «супер Эль-Ниньо» в тропическом лесу Малайзии в 2015–2016 годах. — Termites mitigate the effects of drought in tropical rainforest.