Nature #559 (7714) + онлайны: сила грамотрицательных бактерий, секреты термогенеза жировой ткани и «потерянное поколение» молодых ученых

• Термогенез. Не секрет, что жир в организме человека разный: белый, коричневый, а недавно был обнаружен и бежевый (все интересующиеся могут почитать статью в «Науке и жизни»). Термогенез в коричневой и бежевой жировых тканях активируется внешними факторами и помогает организму избегать метаболических расстройств. Ученые методами сравнительной метаболомики смогли определить, что ключевой активатор термогенеза в коричневой жировой ткани — сукцинат. Окисление сукцината ферментом сукцинатдегидрогеназой инициирует образование активных форм кислорода и способствует запуску термогенеза. — Accumulation of succinate controls activation of adipose tissue thermogenesis.
• Репарация ДНК. Онкология. 53BP1 — это хроматинсвязывающий белок, который регулирует репарацию двухцепочечных разрывов ДНК, подавляя нуклеолитическую деградацию ДНК. Он и белок BRCA1 (именно с ним связаны некоторые типы рака) определяют, гомологичной ли будет рекомбинация при «починке» или же концы соединяться не гомологично. Работе 53BP1 посвящены две статьи в новом выпуске журнала Nature. В первой показано, что эффекторный комплекс под звучным названием shieldin (на русском подходящий перевод — «щитин») состоит из белков C20orf196 (или SHLD1), FAM35A (или SHLD2), CTC-534A2.2 (или SHLD3) и REV7. Он участвует в негомологичном соединении концов и переключении классов иммуноглобулинов и облегчает репарацию ДНК белком 53BP1. Во второй статье рассказано, что 53BP1, RIF1 и «щитин» привлекают комплекс молекул CTC1—STN1—TEN1 и полимеразу-α к участкам повреждения ДНК для помощи в восстановлении двунитевых разрывов. — The shieldin complex mediates 53BP1-dependent DNA repair, 53BP1—RIF1—shieldin counteracts DSB resection through CST- and Polα-dependent fill-in.
• Онкология. Диабет. Эпидемиологические данные показывают, что наличие сахарного диабета повышает риск развития онкологии. Предполагалось, что в этом может как-то быть задействована глюкоза, уровень которой повышается у диабетиков. Однако молекулярных подробностей известно не было. В свежей статье авторы выдвигают новую концепцию того, каким образом окружающая среда может через эпигенетические изменения влиять на развитие рака. Как выяснилось, в этом задействована ось AMPK—TET2—5hmC. Повышенная концентрация глюкозы препятствуют AMPK-опосредованному фосфорилированию серина 99. Это в свою очередь дестабилизирует TET2 и приводит к нарушению модификаций метилцитозина в 5-гидроксиметилцитозин (5hmC). Препарат метформин же может, напротив, супрессировать развитие опухоли. — Glucose-regulated phosphorylation of TET2 by AMPK reveals a pathway linking diabetes to cancer. «Биомолекула»: «Эпигеном: параллельная реальность внутри клетки».
• Онкология. Острая лимфобластная лейкемия часто дает метастазы в центральную нервную систему. В отличие от солидных опухолей, метастазы рака такого типа редко затрагивают паренхиму и обычно обнаруживаются в паутинной и мягкой мозговых оболочках. Механизм такого пути распространения раковых клеток не был понятен. Однако сейчас ученые показали, что экспрессия интегрина α6 позволяет остролимфобластнолейкемическим клеткам использовать миграционные пути нейронов и по ним пробраться в мозг. — Leukaemia hijacks a neural mechanism to invade the central nervous system.
• Микробиология. Грамотрицательные бактерии надежно защищены от окружающей среды плазматической мембраной, клеточной стенкой с пептидогликаном и наружной мембраной. Такая сложная структура поддерживает форму бактерии, позволяет ей выдерживать механические нагрузки и защищает от внешних факторов — например, от проникновения лекарственных препаратов. Исследователи выяснили, что жесткость и прочность оболочки Escherichia coli в основном обусловлены именно наружной мембраной, а не клеточной стенкой, как предполагалось ранее. Оказывается, эта структура обладает такой же жесткостью, как и клеточная стенка. — The outer membrane is an essential load-bearing element in Gram-negative bacteria.
• Молекулярка. Исследователи установили, как островки Лангерганса на поджелудочной железе коммуницируют с лимфоидной тканью. Оказалось, что эти эндокринные клетки выделяют особые пептидные фрагменты инсулина, которые обладают иммуногенной активностью и влияют на Т-лимфоциты в лимфоузлах. — Pancreatic islets communicate with lymphoid tissues via exocytosis of insulin peptides.
• Гистология. Иммунология. Тимус — это важнейший орган в организме человека, в котором зреют и обучаются Т-лимфоциты. Гистологически в нем выделяют мозговое и корковое вещества, но всеобъемлющего подробного описания различных типов клеток этого органа нет. Две группы ученых идентифицировали в мозговом веществе тимуса особые эпителиальные клетки, которые жизненно необходимы для работы тимуса. — Single-cell mapping of the thymic stroma identifies IL-25-producing tuft epithelial cells, Thymic tuft cells promote an IL-4-enriched medulla and shape thymocyte development. «Биомолекула»: «Анализ индивидуальных репертуаров Т-клеточных рецепторов».
• Искусственный интеллект. Роботы. Открывать химические реакции — это долгий, трудоемкий и подчас малоконтролируемый процесс. Альтернатива прямому познанию — это предсказание и прогнозирование, однако для этого требуется специальное компьютерное обеспечение. Ученые решили сделать его и в статье описали созданного ими робота, снабженного системой машинного обучения и обеспеченного необходимым оборудованием. Он уже смог предсказать реактивность около 1000 комбинаций реакций с точностью более 80%. Ученый-химик, в реальном времени получая данные от робота, смог открыть четыре новые реакции. — Controlling an organic synthesis robot with machine learning to search for new reactivity. «Биомолекула»: «От живого мозга к искусственному интеллекту».
• Глобальное потепление. Экология. Без темы глобального потепления не обходится почти ни одна неделя в науке. Сейчас группа исследователей пишет о том, что влияние системы океанических течений под названием «Атлантическая меридиональная обратная циркуляция» (Atlantic meridional overturning circulation) ослабевает и будет ослабевать дальше. Согласнопредсказаниям, этоможетпривестикускорениюглобальногопотепления. — Sluggish Atlantic circulation could cause global temperatures to surge, Global surface warming enhanced by weak Atlantic overturning circulation.
• Наука и общество. «Потерянное поколение», которому в прошлом веке дала имя легендарная Гертруда Стайн, теперь возродилось в молодых ученых. По крайней мере, именно так считают организаторы конференции под названием «Потерянное поколение европейских ученых», где обсуждалось то, почему сегодня многие исследователи не могут найти себе надежного хорошего места для работы. Подробнее читайте в статье Nature. — Track the fate of postdocs to help the next generation of scientists.

Science #361 (6399) + онлайны: о том, есть или не есть мясо, как вылечить серповидноклеточную болезнь и запутать искусственный интеллект

• Нейробиология. Цитоскелет — очень важная часть любой клетки и, в частности, нейронов. Их работоспособность зависит именно от пространственной организации аксонов и дендритов. Этот обзор поведает о разнообразии цитоскелетов в нервных клетках и о том, как они помогает нейронам осуществлять свою главную задачу: получать, обрабатывать и передавать информацию. — Exploring cytoskeletal diversity in neurons.
• Вирус Эбола. Микробиология. Сегодня зарегистрировано 53 случая заражения вирусом Эбола в Демократической Республике Конго, 29 из которых закончились летально. Хотя, исходя из прошлого опыта, мировое сообщество боялось масштабной эпидемии, этого не случилось — во многом благодаря вакцинированию. Вакцину получили 3300 человек — и никто из них не заболел. — Congo rapidly curtails Ebola. «Биомолекула»: «Возвращение домой: вирус Эбола снова атакует ДРК».
• Микробиология. Антибиотикорезистентность. Штамм Salmonella typhi с широкой лекарственной устойчивостью уже заразил как минимум 2000 человек в Пакистане. У бактерии осталась чувствительность лишь к одному антибиотику, принимаемому перорально, — азитромицину. Если бактерия станет устойчива и к нему, то это означает смерть для многих заразившихся — остальные опции лечения крайне дорогостоящи и требуют внутривенного введения. Страны с ограниченными ресурсами не могут позволить себе их использование. Остается надежда, что вакцина сможет помочь в борьбе с Salmonella typhi. — ‘Frightening’ typhoid fever outbreak spreads in Pakistan. «Биомолекула»: «Антибиотикорезистентность» (спецпроект).
• Онкология. Молекулярка. Светлоклеточный рак почки (clear cell renal cell carcinoma) у девяти из десяти пациентов характеризуется инактивацией гена VHL. Его продукт помогает распознавать субстрат E3-убиквитин-лигазного комплекса, опосредующего протеосомную деградацию белков. Исследователи показали, что фактор транскрипции ZHX2 (zinc fingers and homeoboxes 2) — мишень VHL, о которой раньше не знали. Эта молекула способствует почечному онкогенезу путем регулирования сигнального пути NF-κB. — Transcriptional control of kidney cancer, VHL substrate transcription factor ZHX2 as an oncogenic driver in clear cell renal cell carcinoma.
• Иммунология. Молекулярка. RIPK1 (receptor interacting serine/threonine kinase 1 — рецептор, взаимодействующий с серин/треонинкиназой 1) — один из главных регуляторов сигнальных путей, приводящих к воспалению и гибели клеток. Исследования показали, что этот белок мог бы использоваться как мишень для терапии, поскольку полный дефицит RIPK1 вследствие мутаций приводит к развитию рецидивирующих инфекций, воспалительных заболеваний кишечника с ранним началом, прогрессирующему полиартриту, иммунодефицитам и другим нарушениям, связанным с иммунной системой человека. — Biallelic RIPK1 mutations in humans cause severe immunodeficiency, arthritis, and intestinal inflammation.
• Молекулярка. Путь сигналинга Wnt крайне важен при развитии организма и различных физиологических и патологических процессах. Клетки должны распознавать огромное количество лигандов Wnt. Ученые подробно раскрыли механизм того, как молекулы Gpr124 и Reck позволяют эндотелиальным клеткам мозга селективно реагировать на Wnt7. — A molecular mechanism for Wnt ligand-specific signaling.
• Молекулярка. Гемоглобин. Все знают о том, какую важную роль играет гемоглобин в организме человека. При серповидноклеточной болезни, когда нарушается синтез нормального гемоглобина и эритроциты меняют свою форму, доставка кислорода в ткани нарушается. Ученые с помощью CRISPR-Cas9 изучили регуляторы фетального гемоглобина в эритроцитах и определили молекулу HRI (heme-regulated eIF2α kinase) как потенциальную мишень препаратов для лечения подобных заболеваний. — Domain-focused CRISPR screen identifies HRI as a fetal hemoglobin regulator in human erythroid cells. «Биомолекула»: «Просто о сложном: CRISPR/Cas».
• Глобальное потепление. Экология. Выявить антропогенное влияние на изменение климата по данным наблюдений не так просто, поскольку естественные колебания температуры сами по себе довольно большие. Однако при анализе информации, полученной со спутников за четыре десятилетия, ученые определили, что человек оставляет «отпечаток» своей деятельности на сезонном температурном цикле. — The seasonal fingerprint of climate change, Human influence on the seasonal cycle of tropospheric temperature.
• Искусственный интеллект. Перепутать напечатанную на 3D-принтере черепаху с ружьем? А бейсбольный мяч с эспрессо? Кажется невероятным, но именно этим отличились алгоритмы искусственного интеллекта, на которые в целом человечество возлагает большие надежды. Эти случаи исследователи описали на Международной конференции по компьютерному обучению в Стокгольме и предостерегли, что резкая смена изображений, объектов или звуков может обвести искусственный интеллект вокруг пальца. — Hackers easily fool artificial intelligences.
• Наука и социология. Человечество потребляет все больше и больше мяса. Хотя мясные продукты — хороший источник питательных веществ, особенно в семьях с низким доходом, нельзя забыть о том, что мясной рацион повышает риски некоторых хронических заболеваний, а методы животноводства негативно влияют на экологию нашей планеты. Подробности читайте в статье. — Meat consumption, health, and the environment.