Nature #570 (7759) + онлайны: вред хищников для биоразнообразия, влияние микробов на действие лекарств и укладка белков от игроков Foldit

• Экология. В новом интересном исследовании Nature описывается механизм, с помощью которого хищники могут регулировать размеры популяций жертв, — страх. На Карибских островах живут коричневые ящерицы Anolissagrei, проводящие половину времени на деревьях, а половину — на земле. Ученые подсаживали на разные острова конкурирующих зеленых ящериц, живущих на деревьях (Anolissmaragdinus), и иногда добавляли к ним хищных ящериц Leiocephaluscarinatus, обитающих на земле и способных питаться первыми двумя видами ящериц. Если коричневым ящерицам добавляли конкурента, с которыми он, в принципе, мог разделить жизненные ниши, ничего плохого не происходила. Anolissagrei при этом перемещались на землю, а Anolissmaragdinusзанимали деревья. Но когда добавляли одновременно и конкурента, вытесняющего коричневых ящериц на землю, и хищника, который жил на земле, страх все же загонял коричневых ящериц на деревья. Там для двоих конкурентов не оставалось места, и в некоторых случаях один из них полностью вымирал. Такв этом эксперименте хищники снижали разнообразие видов в экосистеме. — Predators affect competitors’ coexistence through fear effects, Predator-induced collapse of niche structure and species coexistence.
• Микробиология. Разные люди по-разному реагируют на одни и те же лекарства, и как минимум отчасти за это ответственна микрофлора кишечника. Исследовав комбинации из 271 лекарств и 76 бактерий кишечника, ученые обнаружили, что многие препараты из этого набора модифицируются бактериями. Чтобы не слишком привязываться к этим конкретным 271 микробам, ученые нашли их гены, отвечающие за модификации лекарств. Обнаружив похожие гены в составе микрофлоры, можно будет предсказывать, как человек отреагирует на определенное лекарство. — Mapping human microbiome drug metabolism by gut bacteria and their genes. «Биомолекула»: «Кишечная микрофлора: третий нелишний в иммунотерапии рака»
• Биоинженерия, нейробиология. Органоиды мозга (выращенные в лаборатории из стволовых клеток мини-прототипы мозга) могли бы стать отличной моделью для изучения принципов его развития и организации. Проблема в том, что органоиды часто вырастают слишком разными, и с воспроизводимостью их свойств дела пока обстоят плохо. Однако недавно американские ученые научились выращивать органоиды дорсального переднего мозга так, что хотя бы типы клеток в их составе остаются одними и теми же. Что особенно приятно, разнообразие клеток в органоидах получается как раз такое же, как и в нормальной коре мозга человека. — Individual brain organoids reproducibly form cell diversity of the human cerebral cortex. «Биомолекула»: «Органы из лаборатории», «Искусственные органы и тканевая инженерия», «Лаборатория стволовых клеток мозга: мир новых нервных клеток у взрослых животных», «Как искусственные модели головного мозга и омиксные технологии пригодятся в борьбе с аутизмом».
• Генетика, антропология. Опубликован анализ 34 недавно найденных древних геномов жителей северо-восточной Сибири. Благодаря большому разбросу возрастов геномов — от 31 000 до 600 лет — удалось проследить за протяженным периодом истории заселения этого региона. Как показал анализ, изначально регион заселила ранее неизвестная популяция, родственная охотникам-собирателям западной Евразии. После этого на территорию северо-восточной Сибири прибывали многие другие популяции, и часто пришельцы замещали собой большую часть предыдущих жителей. — The population history of northeastern Siberia since the Pleistocene. «Биомолекула»: «Кто все эти люди?!», «Генофонд австралийских аборигенов хранит ключ к тайне выхода человека из Африки».
• Генетика, антропология. Еще одна статья о генетике древних людей посвящена заселению Чукотки и северной Америки. Древние геномы 48 жителей этих регионов показывают, что заселяли регион люди общего происхождения, пришедшие из Сибири и родственные палеоэскимосам. — Palaeo-Eskimo genetic ancestry and the peopling of Chukotka and North America.
• Биоинженерия, структурка. В игре Foldit пользователи могут соревноваться в укладке белков. Взяв 146 разработанных игроками белковых структур, которые по своим последовательностям были не похожи на природные белки, ученые решили проверить их на реалистичность. Оказалось, что 56 разработанных оригинальных белов экспрессируются в Escherichiacoliи растворимы. У 4-х разработанных белков ученые исследовали структуры, и они оказались почти идентичными тем, что планировали получить игроки. Интересно, что рабочим оказался и полностью новый фолд, который в природе не известен. — De novo protein design by citizen scientists. «Биомолекула»: «Тетрис XXI века», «Проблема фолдинга белка».
• Структурка. Опубликованы структурки Smoothened — рецептора, сопряженного с G-белком, участвующего в передаче сигнала по пути Hedgehog. В структурках Smoothened связан со своим эндогенным лигандом и G-белком, и благодаря этому можно увидеть механизм его активации. — Cryo-EM structure of oxysterol-bound human Smoothened coupled to a heterotrimeric G_i. «Биомолекула»: «Зрительный родопсин — рецептор, реагирующий на свет», «Новый рубеж: получена пространственная структура β2-адренорецептора».
• Эволюция. Интересный эффект полового отбора — закрепление у самцов дурацких, вредных для жизни признаков — таких, как хвост павлина. Популярное объяснение этого явления: если уж самцы с вредными чертами выживают, значит, у них есть много других полезных свойств — например, они очень ловкие. Американская исследовательница предлагает взглянуть на эту проблему по-другому — с точки зрения эгоистичных генетических элементов, которыми в данной ситуации оказываются половые хромосомы. Таким эгоистичным женским генетическим элементам будет выгоднее, если с мужскими генетическими элементами будут связаны неблагоприятные для жизни признаки. — Mating preferences of selfish sex chromosomes.
• Иммунология. Новое исследование показало, что клетки врожденной иммунной системы особенно важны для борьбы с туберкулезной инфекцией. Так, в крови пациентов с легочным туберкулезом количество этих клеток снижено, но начинает восстанавливаться в ходе лечения. Некоторые подгруппы клеток врожденной иммунной системы накапливались в легких, и их появление было связано с транскрипционным ответом на инфекцию и привлечением макрофагов. — Group 3 innate lymphoid cells mediate early protective immunity against tuberculosis. «Биомолекула»: «Иммунитет: борьба с чужими и... своими», «Самособирающиеся пептидные нановолокна в борьбе с туберкулезом», «Болезнь, не думавшая сдаваться».
• Клеточная биология, молекулярка. В большинстве ядер эухроматин располагается в центре ядра, а гетерохроматин — на периферии. А в палочках сетчатки ночных млекопитающих расположение гетеро- и эухроматина обратное. Сравнение этих разных типов ядер позволяет узнать, какие механизмы отвечают за расположение хроматина. Как оказалось, притяжения между гетерохроматиновыми регионами достаточно, чтобы обеспечить сегрегацию двух типов хроматина. А добавление взаимодействий гетерохроматина с ламиной приводит ядра из палочек к обычной организации хроматина — когда гетерохроматин находится на периферии. — Heterochromatin drives compartmentalization of inverted and conventional nuclei. «Биомолекула»: «Ядерная ламина и пространственная организация хроматина у дрозофилы»

Science #364 (6444) + онлайны: секреты мультипотентности нервного гребня, запоминание запаха безопасной еды и транспозаза в комплекте с CRISPR

• Биоинженерия. Спецвыпуск Science включает несколько обзоров об органоидах. Из них вы сможете узнать о принципах самоорганизации стволовых клеток, о технологиях создания органоидов на чипах и о применении органоидов для исследования развития рака. — Approximating organs, Self-organization of stem cells into embryos: A window on early mammalian development, Cancer modeling meets human organoid technology, Organoids by design, Organoids-on-a-chip.
• Биология развития. Клетки нервного гребня — самые мультипотентные из всех эмбриональных клеток — из них могут развиваться хрящи, мышцы, нейроны, глия, пигментные клетки и многое другое. В новой статье рассказывается о механизмах, которые обеспечивают такие широкие возможности нервного гребня. Исследовав транскриптомы его единичных клеток, авторы установили, что все сложные траектории развития этих клеток можно свести к серии бинарных решений. — Cell fate decisions during development, Spatiotemporal structure of cell fate decisions in murine neural crest.
• Клеточная биология, рак. Исследовав мутации в соматических клетках с помощью секвенирования РНК, американские ученые обнаружили, что во многих здоровых тканях часто встречаются скопления клеток, похожие на развивающиеся опухоли. Это были клоны макроскопического размера, несущие мутации, связанные с развитием рака, но при этом не имеющие патологических свойств. Особенно часто такие клоны встречали в коже, легких и пищеводе, что говорит о большом вкладе внешней среды в их формирование. — Mutated clones are the new normal, RNA sequence analysis reveals macroscopic somatic clonal expansion across normal tissues.
• Эволюция. Раньше считалось, что деревья семейства буковых произошли из умеренных северных лесов. Однако, ископаемые останки дерева рода Castanopsisвозрастом в 52 миллиона лет, найденные в Южном полушарии, опровергают эту гипотезу. — Eocene Fagaceae from Patagonia and Gondwanan legacy in Asian rainforests.
• Нейробиология. Мыши запоминают, что еда безопасна, ощущая ее запах в дыхании сородичей. В новой работе описан механизм, который помогает связать запах с информацией о безопасности определенной пищи. Для него важны связи между грушевидной корой и медиальной префронтальной корой. В ходе социальных взаимодействий эти связи укрепляются. — Social transmission of food safety depends on synaptic plasticity in the prefrontal cortex.«Биомолекула»: «Цели и вознаграждения искажают карту пространства в мозге».
• Генетика, антропология. Скотоводство начало распространяться по восточной Африке приблизительно 5000 лет назад. Исследовав геномы древних людей времен от позднего каменного века до железного века, живших на территориях современных Кении и Танзании, ученые установили, каково было происхождение первых африканских скотоводов, и как они распространялись по континенту. Распространение шло в несколько этапов, в ходе которых происходили смешения между многими популяциями. — Ancient DNA reveals a multistep spread of the first herders into sub-Saharan Africa.
• Микробиология, биоинженерия. Модификации ДНК с помощью CRISPR требуют участия клеточных систем репарации. Однако, как оказалось, бывают системы CRISPR, в комплекте с которыми идет транспозаза, — такую нашли у цианобактерий Scytonemahofmanni. Система хорошо показала себя в E. coli, вставив фрагменты ДНК в уникальные сайты генома с частотой 80% без положительного отбора. — RNA-guided DNA insertion with CRISPR-associated transposases. «Биомолекула»: «Просто о сложном: CRISPR/ Cas», «Разнообразие и эволюция систем CRISPR/ Cas».
• Нейробиология. В ходе развития обонятельной системы мыши аксоны группируются в зависимости от типа обонятельных рецепторов. Эту группировку регулируют специальные сигнальные молекулы, набор которых зависит от активности нейрона. Как показала новая работа, на набор выделяемых сигнальных молекул влияет спонтанная активность нейрона, которая, в свою очередь, связана с типом обонятельных рецепторов. Изменив с помощью оптогенетики паттерны активности нейронов, можно изменить экспрессию генов сигнальных молекул и повлиять на сегрегацию аксонов. — Structured spike series specify gene expression patterns for olfactory circuit formation. «Биомолекула»: «12 методов в картинках: нейробиология», «Свет, камера, ... нервный импульс!».