Nature #559 (7713) + онлайны: влияние крыс на коралловые рифы, модификация T-клеток с помощью CRISPR и новый метод поиска гербицидов

• Экология. Когда крысы попадают на острова, они могут серьезно повлиять на местную экологию, например, сократив популяции некоторых растений и беспозвоночных. Новая работа показывает, что вторжение крыс может нанести ущерб даже коралловым рифам вокруг островов. Крысы влияют на продуктивность прибрежных вод, поедая яйца птиц и молодых птенцов. Птицы, в свою очередь, являются важным источником азота для островов и прибрежных водных сообществ. Азот важен для роста водорослей и кораллов, а от их числа зависит, какое количество рыб может прокормить риф. — How rats wreak havoc on coral reefs, Seabirds enhance coral reef productivity and functioning in the absence of invasive rats.
• Генетика, рак. Риск острой миелоидной лейкемии и смертность от нее существенно растут с возрастом. При этом симптомов, позволяющих диагностировать заболевание на ранней стадии, почти нет. Поэтому хочется найти возможность предсказывать развитие острой миелоидной лейкемии по соматическим мутациям, накапливающимся в гематопоэтических клетках и клетках-предшественниках (HSPCs). Проблема в том, что даже в ходе старения здоровых людей в их клетках могут возникать те же мутации, что связаны с развитием острой миелоидной лейкемии. Однако ученым все же удалось отличить людей, у которых впоследствии развилась болезнь, от здоровых людей того же возраста по числу мутаций на образец, по частотам мутантных аллелей и по обогащению мутациями определенных генов. — Prediction of acute myeloid leukaemia risk in healthy individuals.
• Генетика. При гематопоэзе клоны с определенными соматическими мутациями получают преимущество и становятся более распространенными. Чтобы выяснить, откуда возникает такое преимущество при здоровом гематопоэзе, ученые исследовали более восьми тысяч мозаичных модификаций хромосом, встречавшихся в ДНК клеток крови британцев. Авторы нашли шесть локусов, от последовательностей которых зависели шансы на возникновение новых делеций и других соматических мутаций. — Insights into clonal haematopoiesis from 8,342 mosaic chromosomal alterations.
• Молекулярка. Феромон 7,11-гептакозадиен помогает поддерживать межвидовую репродуктивную изоляцию у дрозофил. Выделяя этот феромон, самки Drosophila melanogaster стимулируют ритуалы ухаживания у самцов своего вида и подавляют у самцов Drosophila simulans. В новой работе ученые исследовали, как одно и то же вещество приводит к противоположному поведению у представителей близких видов. Оказалось, что у самцов обоих видов феромон воспринимают гомологичные сенсорные нейроны, но до нейронов P1, контролирующих поведение, этот сигнал доходит в разных формах. Из-за различия в балансе активирующих и ингибирующих сигналов у D. melanogaster сигнал в итоге выходит возбуждающим, а у D. simulans — тормозящим. — Evolution of a central neural circuit underlies Drosophila mate preferences. биомолекула: Ускользающая нить.
• Структурка. Взаимодействие пальмитилированного регуляторного белка sonic hedgehog с рецептором Patched подавляет активность онкопротеина smoothened. Структуры белка patched1 человека и его комплекса с sonic hedgehog показывают, как формируется это важное взаимодействие. — Structures of human Patched and its complex with native palmitoylated sonic hedgehog.
• Структрука. Опубликованы структуры митохондриальных кальциевых унипортеров — каналов митохондрий, служащих основными поставщиками кальция в эти органеллы. В отличие от предыдущих работ, по результатам которых эти каналы считались пентамерами, новое исследование продемонстрировало, что каналы рыбки Danio rerio и грибка Cyphellophora europaea являются тетрамерами. Работа также выявила консервативную последовательность WDXXEP, отвечающую за селективность канала. Еще одна работа показала четырехчастную симметрию митохондриальных кальциевых унипортеров грибка Neosartorya fischeri. Третья работа, на этот раз на нематодах Caenorhabditis elegans, тоже говорит в пользу четырехчастной симметрии канала — в ней показали структуру димера димеров. — Cryo-EM structures of fungal and metazoan mitochondrial calcium uniporters, Cryo-EM structure of a fungal mitochondrial calcium uniporter.
• Генетика. Раньше T-клетки модифицировали с помощью вирусных векторов, которые, во-первых, сложно и дорого делать, и которые, во-вторых, встраивают генетический материал в произвольное место в геноме. В новой работе описывается модификация T-клеток с помощью системы CRISPR-Cas9, лишенной этих недостатков. Авторам удалось исправить мутацию IL2RA в клетках пациента с моногенным аутоиммунным заболеванием, а также заменить эндогенный локус T-рецептора последовательностью, кодирующей новый T-рецептор, направляющий модифицированные клетки связывать опухолевый антиген. — Reprogramming human T cell function and specificity with non-viral genome targeting. биомолекула: Успех в борьбе с лейкозом: на шаг ближе к клиническому применению геномного редактирования.
• Генетика. Чтобы бороться с сорняками, часто используют гербициды, блокирующие один из этапов синтеза аминокислот с разветвленной боковой цепью (BCAA). В поисках новых гербицидов исследователи стали искать ингибитор дигидроксикислотной дегидратазы (DHAD) — фермента пути синтеза BCAA, к которому еще не разработано ингибиторов. Ученые стали искать среди геномов грибов — природных врагов растений. Поскольку DHAD у грибков относится к генам домашнего хозяйства, исследователи искали такой кластер генов, в котором будет и что-то для синтеза гербицида, и дополнительная копия гена-мишени, устойчивая к этому гербициду, чтобы грибок не убил им сам себя. Исследователям удалось найти такой кластер, и его вариант гена DHAD можно использовать, чтобы получать трансгенные растения, которые будут устойчивыми к гербициду. — Resistance-gene-directed discovery of a natural-product herbicide with a new mode of action.
• Антропология. В Китае нашли древнейшие на данный момент следы присутствия представителей рода Homo за пределами Африки — их возраст оценили в 2.12 миллионов лет. Ранее известные древнейшие следы присутствия Homo в Азии были найдены в грузинском Дманиси, и их возраст оценивался в 1.77-1.85 миллионов лет. — Hominin occupation of the Chinese Loess Plateau since about 2.1 million years ago.
• Структурка. В новой работе представлена структура пресплайсосомы, в которой 5’-конец интрона стабилизируется на рибонуклеопротеине U1, чтобы подготовиться к дальнейшим этапам вырезания интрона. — Prespliceosome structure provides insights into spliceosome assembly and regulation.
• Молекулярка. Метотрексат — препарат, применяемый в химиотерапии и подавляющий синтез тетрагидрофолата — важного кофактора синтеза нуклеотидов. Чтобы исследовать, какие факторы влияют на чувствительность к метотрексату, ученые провели CRISPR-Cas9 скрининг. Скрининг показал, что чувствительность к препарату падает, если ослабляется активность некоторых ферментов катаболизма гистидина. Оказалось, что этот метаболический процесс требует много тетрагидрофолата, и если в клетке его и так мало из-за действия метотрексата, эффект препарата проявляется сильнее. Когда мышам с ксенографтами давали гистидин, чувствительность опухолей к метотрексату повышалась. — Histidine catabolism is a major determinant of methotrexate sensitivity.

Science #361 (6398) + онлайны: бесполезное упорство крыс, мышей и людей, распространение генов для симбиоза с азотфиксирующими бактериями и продолжительная обособленность родительских хромосом в зиготе

• Поведение животных. Чем больше времени мы потратили, чтобы добиться награды, тем менее мы склонны оставить попытки ее получить. При этом ценность награды становится все меньше по отношению к потраченным ресурсам, и в какой-то момент предприятие вообще перестает быть выгодным. Новая работа показала, что такое иррациональное поведение характерно не только для людей, но и для мышей и крыс. — When persistence doesn’t pay, Sensitivity to «sunk costs» in mice, rats, and humans.
• Генетика. Способность формировать клубеньки с азотфиксирующими бактериями странным образом распределена на эволюционном древе растений. Новая работа показала, что некоторые растительные геномы выглядят так, как будто когда-то кодировали возможность вступать в симбиоз с азотфиксирующими бактериями, но по каким-то причинам ее утратили. Набор генов, необходимых для этого симбиоза, сложен и включает много регуляторных путей. Возможно, просто поэтому его легко сломать и потерять. — Many roads to convergence, Phylogenomics reveals multiple losses of nitrogen-fixing root nodule symbiosis. биомолекула: Одиссея азота.
• Структурка. Структуры самых ранних этапов изомеризации бактериородопсина под действием света — от фемто- до пикосекундного диапазона. На этих структурах видно, как молекула начинает «извиваться», и как из-за закрепления отдельных частей молекулы эти извивания находят выход в изомеризации лишь одной двойной связи. — Femtosecond structural photobiology, Retinal isomerization in bacteriorhodopsin captured by a femtosecond x-ray laser. биомолекула: Зрительный родопсин — рецептор, реагирующий на свет.
• Эмбриология. Когда яйцеклетка и сперматозоид сливаются, генетический материал клеток некоторое время остается изолированным за мембранами ядер. Потом ядра сближаются, и их оболочки разрушаются. Но и после этого, как показала новая работа, в ходе первого деления зиготы материнские и отцовские хромосомы держатся обособленно. В первом делении они даже собирают собственные веретена деления, и ошибки в координации этих двух веретен повышают шансы неправильного развития эмбриона и выкидыша. — Double trouble at the beginning of life, Dual-spindle formation in zygotes keeps parental genomes apart in early mammalian embryos.
• Генетика. Большинство растений не приспособлено к затоплению, но, к примеру, некоторые разновидности риса в ответ на затопление умеют активировать вставочный рост, чтобы их листья оказались над водой. Ученым удалось выделить гаплотип риса, который обеспечивает такую реакцию. В генетической цепочке, запускающей вставочный рост, участвуют ген ответа на растительный гормон этилен и гены синтеза растительных же гормонов гиббереллинов. — Ethylene-gibberellin signaling underlies adaptation of rice to periodic flooding.
• Молекулярка. Синтаза циклического GMP-AMP (cGAS), как следует из названия, занимается синтезом сигнальной молекулы GMP-AMP, участвующей в запуске ответов врожденного иммунитета. Для успешной работы фермента cGAS должна связаться с ДНК, и при этом происходит разделение фаз — образуются капельки, в которых происходит синтез. Активности фермента способствуют факторы, усиливающие разделение фаз — например, связывание более длинных молекул ДНК или ионы цинка. — DNA-induced liquid phase condensation of cGAS activates innate immune signaling. биомолекула: Разделяй и властвуй: роль разделения фаз в жизни клетки.
• Нейробиология, молекулярка. В синапсах часто накапливаются кластеры везикул с нейромедиаторами, на случай продолжительной активности нейрона. Везикулы держатся вместе, в том числе, благодаря белку синапсину. В новой работе показано, что синапсин в водных растворах способен образовывать отдельную жидкую фазу, и эта фаза может накапливать маленькие липидные везикулы. Интересно, что фазу синапсина можно полностью разобрать, если модифицировать белки с помощью кальций/кальмодулин-зависимой протеинкиназы II (CaMKII). — A liquid phase of synapsin and lipid vesicles.