Nature # 546 (7659) + онлайны: предсказание специфичности Т-клеток, регенерация барабанной перепонки и вирусные манипуляции структурой рибосом

• Биоинженерия. Спецвыпуск Nature посвящен новому методу лечения перфорации барабанной перепонки. Японским ученым удалось усилить регенерацию барабанных перепонок пациентов, вводя в место повреждения желатиновый скаффолд и фактор роста фибробластов. — Eardrum regeneration: membrane repair, Marching to a new beat.
• Биоинформатика. Сразу две группы исследователей разработали алгоритмы, выделяющие у Т-клеточных рецепторов кластеры с общей специфичностью, а также определяющие регионы рецепторов, благодаря которым они узнают определенные антигены. — Immunology: The patterns of T-cell target recognition, Identifying specificity groups in the T cell receptor repertoire, Quantifiable predictive features define epitope-specific T cell receptor repertoires.
• Молекулярка. Ротавирусы ответственны за сотни тысяч смертей каждый год, в основном как причина развития острых гастроэнтеритов и диареи у маленьких детей. В новой работе описан механизм специфичной защиты от ротавирусов — с помощью рецептора Nlrp9b клеток кишечника. Активация рецепторов приводит к одному из видов запрограммированной гибели зараженной клетки — пироптозу. — Immunology: Gut sensor halts viral attack, Nlrp9b inflammasome restricts rotavirus infection in intestinal epithelial cells.
• Молекулярка. Белок HP1 связывается с метилированными по позиции H3K9 нуклеосомами и способствует распространению и поддержанию этих репрессивных меток. Новые работы выявили еще одно свойство HP1, влияющее на его способность поддерживать структуру гетерохроматина. Молекулы этого белка без модификаций растворимы, а фосфорилированные варианты способствуют разделению фаз, между которыми неравномерно распределяются нуклеосомы и ДНК. В клетках с вариантом HP1, не способным фосфорилироваться, образуется меньше локусов, с которых начинается формирование гетерохроматиновых доменов. — Molecular biology: A liquid reservoir for silent chromatin, Liquid droplet formation by HP1α suggests a role for phase separation in heterochromatin, Phase separation drives heterochromatin domain formation.
• Вирусология. Большинство вирусов, заражающих человека, когда-то перешли к нам от других животных. Проанализировав историю таких переходов, ученые научились предсказывать процент вирусов, который может перейти от определенного млекопитающего к человеку. Для предсказания оказались важны филогенетическая близость животного и человека, а также наличие человеческих популяций на определенном расстоянии от ареала обитания животного. Ученые также описали ряд регионов, из которых пока появилось подозрительно мало вирусов животного происхождения, хотя этого можно было ожидать с высокой вероятностью. Такие регионы, вероятно, заслуживают дальнейшего исследования. — Infectious diseases: Predictions of virus spillover across species, Host and viral traits predict zoonotic spillover from mammals.
• Структурка. Структурка бактериального белкового комплекса KdpFABC, поддерживающего гомеостаз кальция в условиях недостатка этого элемента. В состав комплекса входит транспортер кальция, а также АТФаза P-типа. Хотя структуры представителей этих семейств уже были известны, новая работа показывает, как два таких белка взаимодействуют между собой в ходе активного транспорта калия. — Crystal structure of the potassium-importing KdpFABC membrane complex.
• Молекулярка, иммунология. Раньше было известно, что у пациентов с болезнью Паркинсона чаще встречаются определенные аллели главного комплекса гистосовместимости. Новая работа показывает возможную причину — оказывается, именно на этих вариантах комплекса презентируются пептиды-фрагменты α-синуклеина. Из предшественника этого белка образуются амилоидные фибриллы, характерные для болезни. — T cells from patients with Parkinson’s disease recognize α-synuclein peptides.
• Молекулярка. У поксвирусов, заражающих животных, открыли новый механизм перенаправления хозяйских рибосом на свои РНК. Фермент вируса фосфорилирует определенную петлю белка малой субъединицы рибосомы RACK1. Благодаря такой модификации петля становится отрицательно заряженной, и рибосома приобретает сродство к положительно заряженным участкам РНК. При этом вирусные мРНК получают преимущество, потому что в их 5’-концах встречаются поли-аденозиновые последовательности. Интересно, что у растений белок RACK1 и без модификаций содержит отрицательно заряженную петлю, а последовательности поли-А используются как способ усилить трансляцию хозяйских РНК. — Trans-kingdom mimicry underlies ribosome customization by a poxvirus kinase.

Science # 356 (6344) + онлайны: адаптация экзоскелета, развитие формы птичьих яиц и сон нематод на уровне единичных клеток

• Физиология, инженерия. Ученые из США и Сингапура разработали алгоритм, оптимизирующий параметры экзоскелета в соответствии с метаболизмом человека, использующего устройство. Программа подстраивает крутящий момент экзоскелета, надетого на лодыжку, чтобы помочь сгибать ногу в колене. Для оценки интенсивности метаболизма программа использует непрямую калориметрию. Спустя час работы алгоритма экзоскелет настолько подстраивается под параметры человека, что позволяет снизить затраты энергии при ходьбе на четверть. — Fast exoskeleton optimization, Human-in-the-loop optimization of exoskeleton assistance during walking.
• Биоорганика. Цитохром C может как заниматься мирным транспортом электронов, так и сеять разрушение, участвуя в апоптозе. Эти две активности переключаются за счет изменения состояния атома железа в составе гема белка, которое, в свою очередь, определяется его ближайшим окружением. Особенно важно положение одного из остатков метионина — если сера в его составе образует координационную связь с железом, состояние белка становится оптимальным для электронного транспорта. С помощью рентгеновской спектроскопии ученым удалось измерить, насколько микроокружение влияет на силу этой связи. — Locked and loaded for apoptosis, Metalloprotein entatic control of ligand-metal bonds quantified by ultrafast x-ray spectroscopy.
• Микробиология. В Science вышел обзор типов влияния микробиоты на ксенобиотики — чужеродные для организма молекулы, которые могут быть питательными веществами в составе пищи, лекарствами или практически любыми другими случайно проходившими мимо химикатами. От состава микробиоты кишечника зависят и время жизни этих веществ в нашем организме, и спектр веществ, в которые они преобразуются, и их токсичность. — Chemical transformation of xenobiotics by the human gut microbiota.
• Нейробиология. До сих пор не понятно, в какой степени состояние сна зависит от активности отдельных контрольных центров мозга, а в какой определяется самоорганизацией нейронной сети. К счастью, у некоторых наиболее просто устроенных животных можно понаблюдать за наступлением сна глазами, визуализируя активность нейронов с помощью флуоресцентных сенсоров кальция. Например, у нематоды описаны все 302 нейрона, и, наблюдая за их активностью, исследователи установили, какая доля нейронов активна во сне и бодрствовании, и какие именно клетки остаются активными во время сна. К последним у нематод относится способствующий сну нейрон RIS. — A global brain state underlies C. elegans sleep behavior.
• Эволюция. Хотя форма птичьих яиц в целом одна и та же (яйцеобразная), пропорции яиц разных видов сильно варьируют. Исследовав параметры 50 тысяч яиц 1400 видов птиц, ученые построили математическую модель, объясняющую форму яйца действием механических сил, прикладываемых к формирующемуся яйцу, когда оно находится в яйцеводе. Интересно, что в то же время форма яйца оказалась связанной со способностью птиц к полету. — The most perfect thing, explained, Avian egg shape: Form, function, and evolution.
• Молекулярка. Протеинкиназа А, активирующаяся под действием цАМФ, передает в клетку сигналы от многих рецепторов. Раньше считалось, что при активации эта киназа высвобождается из белкового комплекса, и может плыть, куда ей заблагорассудится. Однако новые данные говорят, что высвобождение фермента совсем не обязательно для его активации, и что обычно он как раз таки остается связанным с заякоренным белком, который не отпускает его дальше, чем на 200 ангстрем. — Local protein kinase A action proceeds through intact holoenzymes.
• Структурка, микробиология. У бактерий нет таких мембранных органелл, как у эукариот, но это не значит, что они умеют обходиться совсем без разграничения объема клетки на части. У многих бактерий встречаются белковые контейнеры, которые могут, к примеру, концентрировать ферменты и субстрат, чтобы эффективнее проводить определенную реакцию. В новой работе описана структура белкового контейнера бактерий Haliangium ochraceum. Контейнер состоит из белков пяти типов, формирующих тримеры, гексамеры и тетрамеры. — Assembly principles and structure of a 6.5-MDa bacterial microcompartment shell.
• Биоинженерия. Биоинженеры научились собирать из ДНК системы субъединиц, по которым можно передавать сигнал — похоже на то, как сигнал передается по цепочкам модифицирующих друг друга ферментов в клеточных сигнальных каскадах. ДНК-субъединица в такой системе может находиться в двух конформациях и менять конформацию при связывании со специальной молекулой-триггером или при взаимодействии с другой субъединицей, которая меняет конформацию. — Reconfiguration of DNA molecular arrays driven by information relay.