Nature #547(7662) + онлайны: запись картинок в геномы бактерий, роль дофамина в иммунитете и новый источник гепатоцитов

• Молекулярка. Разработав новый вариант метода Hi-C, ученые из Америки и Китая проследили за изменением состояния хроматина по всему геному развивающегося зародыша мыши. Оказалось, что у оплодотворенной зиготы нет топологически ассоциированных хроматиновых доменов и хроматиновых компартментов. Но эти структуры постепенно формируются до имплантации эмбриона. Еще исследователи обнаружили, что родительские наборы хромосом удерживаются отдельно друг от друга как минимум до стадии восьми клеток. — Allelic reprogramming of 3D chromatin architecture during early mammalian development. См. также: Половая жизнь хроматина.
• Молекулярка. Белки семейства K_2P — необычные каналы с двумя порами на субъединицу. Эти каналы реагируют на изменения содержания липидов, температуру и механическое напряжение, и помогают регулировать возбудимость нейронов. Ученые из Японии и США описали новый класс активаторов каналов K_2P . Активаторы вклиниваются между доменами канала, снижая селективность пор. — K_2P2.1 (TREK-1)—activator complexes reveal a cryptic selectivity filter binding site.
• Нейробиология. Ученые из Швейцарии установили некоторые новые подробности обработки зрительной информации в мозге мыши. Работа показала, что чем более сходны стимулы из одной части зрительного поля, тем более вероятно, что соответствующие входные сигналы придут на соседние шипики дендрита принимающего сигнал нейрона. А если на постсинаптический нейрон приходят сигналы из далеких от его специализации областей, они поступают на дендритные отростки более высокого порядка. В целом связи чаще образовывались между нейронами со сходными рецептивными полями, что может быть важно для прослеживания контуров объектов. — Neurobiology: Synapses get together for vision, Synaptic organization of visual space in primary visual cortex.
• Иммунология. Фолликулярные Т-клетки помогают созреванию определенных B-лимфоцитов, производящих полезные антитела. Быстрые взаимодействия фолликулярных Т-клеток с B-клетками сравнивали с синаптической передачей сигнала между нейронами. Новая работа показала, что что интерфейс взаимодействия этих иммунных клеток даже более похож на синапс, чем было принято считать — например, у фолликулярных Т-клеток, как и у некоторых пресинапрических нейронов, образуются гранулы, содержащие хромогранин B, а для передачи сигнала используется дофамин. Под действием этого медиатора увеличивалась площадь иммунного синапса. — Immunology: Nervous crosstalk to make antibodies, T_FH-derived dopamine accelerates productive synapses in germinal centres.
• Нейробиология. Плывет ли рыба в воде, летит ли птица в воздухе, обеим нужно подстраивать свои движения под движения потока. Чтобы оценивать, насколько его сносит потоком, животное может использовать зрительную информацию, однако, известно, что некоторые рыбы умеют обходиться без нее. Ученые из США и Германии представили алгоритм, который согласуется с поведением личинок Danio rerio, плывущих против течения, и предсказывает механизм оценки параметров потока рабами. Сначала рыба использует чувствительные клетки боковой линии, чтобы оценить завихрения потока, а потом, проплыв некоторое расстояние, получает сведения о его направлении. — Biomechanics: How fish feel the flow, A novel mechanism for mechanosensory-based rheotaxis in larval zebrafish.
• Биоинженерия. С помощью технологии CRISPR американские исследователи сохранили в геномах популяции бактерий E. coli сначала изображение 56?56 пикселей, а потом и маленькую гифку из пяти кадров 36?26 пикселей. Позиции пикселей кодировали баркодом, а цвет — триплетным нуклеотидным кодом. Изображения сохранялись стабильными в течение как минимум 6 дней, что соответствует 48 бактериальным поколениям. На качество результатов влияли многие параметры — например, со снижением процента GC-нуклеотидов падала вероятность встраивания чужеродной последовательности в геном бактерии. — CRISPR—Cas encoding of a digital movie into the genomes of a population of living bacteria.
• Клеточная биология. Клетки печени — гепатоциты — могут делиться, когда печень нужно восстанавливать после повреждений. Однако в особо тяжелых ситуациях регенеративные способности этих клеток слабеют. Оказалось, в подобных случаях в восстановлении печени могут участвовать и другие клетки. Международный коллектив ученых, в составе которого было двое исследователей из России, показал на двух моделях повреждения печени, что новые гепатоциты могут образовываться из эпителиальных клеток желчных протоков. В экспериментах ученых число гепатоцитов, произошедших не от других гепатоцитов, достигало 25%. — Cholangiocytes act as facultative liver stem cells during impaired hepatocyte regeneration.
• Структурка, вирусология. Гликопротеины Env на поверхности ВИЧ необходимы для связывания с клеточными рецепторами и последующего слияния вируса с клеткой. Получив набор структур тримеров Env в комплексе с рецепторами CD4, а также с некоторыми антителами, ученые описали конформационные изменения гликопротеинов, необходимые для проникновения вируса в клетку. — Open and closed structures reveal allostery and pliability in the HIV-1 envelope spike.
• Генетика. Младенцы начинают исследовать мир задолго до того, как начинают активно перемещаться. В частности, они проявляют особенный интерес к стимулам, напоминающим лица, или к движущимся объектам, похожим на живых существ. Новое исследование, сделанное в том числе и на близнецах, показало, что внимание к социальным сценам и точность, с которой взгляд младенца следит за социальными стимулами, в основном определяются генетическими факторами. Дети с аутизмом хуже всего проявили себя в отслеживании социальных ситуаций, но в целом вариабельность этого навыка в выборке оказалась широкой. — Infant viewing of social scenes is under genetic control and is atypical in autism.

Science #357(6347) + онлайны: планы воронов на будущее, нейроны памяти о победах и польза от нью-йоркских крыс

• Наука и общество, медицина. Спецвыпуск Science посвящен борьбе с эпидемиями инфекционных болезней — от попыток моделировать передачу патогенов, чтобы предсказать будущие вспышки, до создания вакцин, которые нужно и получать очень быстро, и успевать тестировать на эффективность и побочные эффекты. Отдельный рассказ посвящен заболеваниям, которые не удалось победить на ранней стадии, и которые стали эндемичными — например, ВИЧ и туберкулез. Хотя они представляют собой не меньшую угрозу, чем новые эпидемии, правительства теряют интерес к борьбе с эндемичными болезнями, и значительное распространение таких болезней начинает считаться практически нормальным. — Outbreak, Driving improvements in emerging disease surveillance through locally relevant capacity strengthening, Opportunities and challenges in modeling emerging infectious diseases, Improving vaccine trials in infectious disease emergencies, When an emerging disease becomes endemic. См. также: Связанные одной лентой.
• Этология. Долгое время ученые полагали, что животные существуют в потоке текущих нужд, и не делают планов на будущее. На приматах это заблуждение оказалось несложно опровергнуть, а потом появились данные, что и некоторые представители врановых умеют планировать накопление своих запасов. А новое исследование показывает, что вороны умеют планировать и другие типы поведения, редко встречающиеся или вообще не встречающиеся в живой природе — использование орудий или обмен ресурсами. В экспериментах птицы демонстрировали способность планировать свои действия как минимум за 17 часов. — A raven’s memories are for the future, Ravens parallel great apes in flexible planning for tool-use and bartering.
• Экология. Модульные системы, то есть те, что разделены на отдельные компоненты, в теории, должны быть более устойчивым к повреждениям. Ученые подтвердили этот умозрительный тезис в экспериментах на популяциях ногохвосток, а также с помощью моделирования. Действительно, когда популяция делилась на кластеры особей, чаще взаимодействующих между собой, чем с особями других кластеров, локальное вымирание меньше влияло на состояние популяции в целом. Правда, в отсутствие неблагоприятных событий модульность ограничивала рост популяции. — The importance of being modular, Effects of network modularity on the spread of perturbation impact in experimental metapopulations.
• Иммунология. Хотя уже получены лекарства, позволяющие лечить гепатит C, это заболевание так распространено, что было бы желательно разработать профилактическую вакцину. Однако до недавнего времени не удавалось получить удобную модель гепатита С, чтобы на ней подбирать лучший состав вакцины. Неожиданно помощь пришла со стороны нью-йоркских крыс — эти грызуны предусмотрительно поддерживали популяцию вирусов, родственных вирусу, вызывающему гепатит С у человека. Заразив этим вирусом лабораторных мышей, ученые получили модель, воспроизводящую многие свойства человеческого гепатита C. — Immunology taught by rats, Mouse models of acute and chronic hepacivirus infection. См. также: Гепатит С: решенная проблема?
• Биоинженерия. Природные структуры белков оптимизированы для того, чтобы выполнять какую-то функцию. Но для дизайна белков интересно научиться получать стабильные структуры безотносительно их функций. Исследователи из США и Канады синтезировали десятки тысяч маленьких белков, не обремененных биологическими функциями, и изучали их стабильность. Ориентируясь на свои ошибки и модифицируя методы дизайна, ученым удалось добиться 50% вероятности того, что разработанный белок будет иметь стабильную структуру. — How do miniproteins fold?, Global analysis of protein folding using massively parallel design, synthesis, and testing.
• Нейробиология. Китайские ученые обнаружили в дорсомедиальной префронтальной коре мышей нейроны, активирующиеся, когда животное соревнуется с другой особью. А проекции к этим нейронам из таламуса важны, чтобы мышь помнила историю своих побед и держалась в обществе с подобающим достоинством. — History of winning remodels thalamo-PFC circuit to reinforce social dominance.
• Эпигенетика. Репрессивные метки H3K27me3 в хроматине ооцитов дрозофил крайне важны для нормального развития эмбрионов. Без них в регуляторных регионах начинают распространяться активирующие метки H3K27ac, включающие определенные гены раньше срока. — Germ line—inherited H3K27me3 restricts enhancer function during maternal-to-zygotic transition.
• Биология развития. Американские исследователи проследили за первыми этапами развития волосяных фолликулов у эмбрионов курицы. Процесс начинается со спонтанной агрегации предшественников дермальных клеток. Механическое напряжение из-за этой агрегации передается соседним эпидермальным клеткам, и под его действием в них включаются гены, необходимые для развития фолликула. — Emergent cellular self-organization and mechanosensation initiate follicle pattern in the avian skin.
• Молекулярка. АМФ-активируемая протеинкиназа — важный регулятор энергетического баланса клетки. Американские исследователи разработали активатор этого фермента. С помощью нового активатора можно, к примеру, стимулировать клетки поглощать глюкозу независимо от уровня инсулина, что может быть полезно при диабете. Правда, у лекарства есть серьезный побочный эффект — развитие гипертрофии сердца. — Systemic pan-AMPK activator MK-8722 improves glucose homeostasis but induces cardiac hypertrophy.