Nature #545 (7653) + онлайны: клетки раковой ниши, программирование антибиотиков, штрихкоды для распознавания G-белков

• Рак. Сразу у двух типов рака легких — аденокарциномы и мелкоклеточного рака — обнаружили популяции неразмножающихся или слабо размножающихся клеток, занятых созданием благоприятной ниши для опухоли. У аденокарциномы клетки этой группы выделяют лиганд, активирующий сигналлинг Wnt, благодаря которому опухолевые клетки остаются дедиференцированными, а также активнее делятся. У мелкоклеточного рака легких вспомогательные клетки выделяли факторы роста, также помогающие опухолевым клеткам быстрее размножаться. — Cancer: Tumours build their niche, A Wnt-producing niche drives proliferative potential and progression in lung adenocarcinoma, Intratumoural heterogeneity generated by Notch signalling promotes small-cell lung cancer. См. также: Опухолевые разговоры, или Роль микроокружения в развитии рака.
• Клеточная биология. Индуцированные плюрипотентные клетки получают из специализированных клеток человека, и под действием определенных факторов дифференцировки они превращаются в разные специализированные клетки. Исследовав 711 линий индуцированных плюрипотентных клеток, ученые выяснили, что эти клетки более разнообразны — как генетически, так и морфологически, — чем можно было ожидать. В частности, только 5-46% вариации внешних признаков можно было объяснить происхождением клеток от различных доноров. Еще ученые обнаружили группу мутаций, регулярно возникающих в ходе перепрограммирования клеток в плюрипотентные. — Common genetic variation drives molecular heterogeneity in human iPSCs.
• Нейробиология. С помощью микроскопии на разных масштабах ученые из США и Кореи получили детальную реконструкцию мозга пятидневной личинки рыбки Danio rerio. Данные позволяют, к примеру, исследовать миелинизированность отдельных аксонов. Изображения и реконструкции структуры мозга рыбки ученые выложили в открытый доступ. — Whole-brain serial-section electron microscopy in larval zebrafish.
• Молекулярка. Комплексы mTORC1 и mTORC2 похожи по составу и структуре, но отвечают на разные воздействия: первый — на уровни питательных веществ, второй — на сигналы, приходящие снаружи клетки. До сих пор было не совсем понятно, как регулируется сборка субъединиц в первый или второй комплекс. Новая работа показала, что для выбора структуры комплекса важно убиквитилирование белка GβL в его составе. От убиквитилирования зависит, свяжется ли GβL с белком SIN1, который входит только в состав mTORC2. — TRAF2 and OTUD7B govern a ubiquitin-dependent switch that regulates mTORC2 signalling.
• Нейробиология. В мозге дрозофилы есть специальные нейроны-пейсмейкеры, поддерживающие суточные ритмы активности. Интересно, что у этих нейронов есть свои светочувствительные рецепторы. До недавнего времени было известно, что такие рецепторы принадлежат к криптохромам и обладают низкой чувствительностью к свету. В новой работе описывается другой тип рецепторов, относящихся к группе опсинов и реагирующих на фиолетовый цвет. Когда у мушек не работают рецепторы одного типа, их суточные ритмы нарушаются слабо, но когда не работают оба, проявляются серьезные нарушения. — A rhodopsin in the brain functions in circadian photoentrainment in Drosophila.
• Молекулярка. Большинство молекул плохо проникают сквозь двойную мембрану грамотрицательных бактерий, поэтому против них тяжело искать антибиотики. Американские ученые пронаблюдали за тем, как 180 разных веществ накапливаются в клетках E. coli, чтобы понять, какие характеристики молекул определяют их проникающую способность. Оказалось, что лучше всего в E. coli накапливаются низкоглобулярные амфифильные молекулы с жесткой структурой, обладающие аминогруппой. Используя эти знания, ученым удалось превратить антибиотик, действовавший только на грамположительных бактерий, в антибиотик, способный бороться с грамотрицательными бактериями, причем даже с устойчивыми ко многим лекарствам. — Predictive compound accumulation rules yield a broad-spectrum antibiotic.
• Молекулярка, физиология растений. Нитраты — ключевой источник азота для растений, и они должны чутко реагировать на изменения содержания этих ионов. Ученые охарактеризовали сигнальный путь, под действием которого в ответ на появление нитратов в цитоплазме клеток повышается уровень кальция. Кальций активирует кальций-зависимые киназы, которые в свою очередь активируют транскрипционные факторы группы NLP. Каскад изменяет экспрессию генов транспортеров, генов, связанных с ассимиляцией азота, а также генов, участвующих в регуляции клеточных делений. — Discovery of nitrate—CPK—NLP signalling in central nutrient—growth networks.
• Нейробиология. Кавернозные мальформации — скопления капилляров с аномально тонкими и проницаемыми стенками. Особенно опасно образование таких структур в мозге. Оказалось, что для образования кавернозных мальформаций в мозге важны Toll-подобные рецепторы (TLR4), а также микробиом кишечника. Активация TLR4 грамотрицательными бактериями или липополисахаридами ускоряло развитие мальформаций. А у мышей, у которых был подавлен сигналлинг через TLR4 или не было кишечной микробиоты, кавернозные мальформации в мозге не развивались. — Endothelial TLR4 and the microbiome drive cerebral cavernous malformations.
• Молекулярка. Для запуска специфичного ответа рецепторы, сопряженные с G-белком, должны быть сопряжены с правильным G-белком. Ученые из Англии и Германии обнаружили у G-белков аминокислотные штрих-коды, обеспечивающие специфичность взаимодействия с рецепторами. В штрих-кодах есть консервативные аминокислоты, благодаря которым рецепторы связывают все штрих-коды похожим образом, а есть вариабельные позиции, с помощью которых рецепторы могут различать G-белки. — Selectivity determinants of GPCR—G-protein binding.

  Science #356 (6338) + онлайны: протеомы органелл, определение пола у мух и реабилитация обоняния человека

• Молекулярка. Количество рецепторов эпидермального фактора роста (EGFR) на мембране регулируется за счет эндоцитоза. Рецепторы при этом погружаются в цитоплазму в составе мембранных пузырьков, и дальше клетка их может уничтожить или через какое-то время вернуть на мембрану. Эндоцитоз EGFR может быть как зависимым так и независимым от белков клатринов, окаймляющих некоторые мембранные пузырьки. Для клатрин-независимого эндоцитоза EGFR оказались необходимы необычные взаимодействия клеточных органелл — между эндоплазматической сетью и плазматической мембраной должны образоваться особые контакты, включающие белок ретикулон 3. — Keeping in touch with the ER network, Reticulon 3—dependent ER-PM contact sites control EGFR nonclathrin endocytosis.
• Нейробиология. Пришла пора покончить с комплексами по поводу нашего обоняния. В новом обзоре пишут, что по развитию обоняния человек находится не в хвосте других млекопитающих, а скорее в середине. Автор приводит данные о размерах обонятельных луковиц и числе их нейронов у человека и 24 других млекопитающих, пишет об экспериментах, в которых человек превосходит грызунов и собак в чувствительности к некоторым запахам, а также прослеживает до 19 века историю идеи о том, что у человека плохое обоняние. — Poor human olfaction is a 19^th-century myth.
• Молекулярка, физиология растений. Нуклеоиды — комплексы ДНК хлоропластов растений с белками. Число и форма нуклеоидов меняются в зависимости, к примеру, от стадии клеточного цикла или содержания питательных веществ. Оказалось, что для регуляции числа нуклеоидов важен фермент, разрешающий структуры Холлидея — объединения четырех цепочек ДНК, возникающие при рекомбинации или репарации разрывов. — Holliday junction resolvases mediate chloroplast nucleoid segregation.
• Экология. Проанализировав фотографии со спутников, ученые вычислили долю лесов в составе засушливых регионов. Она оказалась выше, чем было принято считать. Поскольку засушливые регионы занимают около 40% суши, их леса покрывают площади, сопоставимые с тропическими лесами. По новым данным, площадь лесов на нашей планете на 9% выше, чем считалось ранее. — The extent of forest in dryland biomes.
• Генетика. Было известно, что пол комнатных мух определяется М-фактором — когда он активен, муха получает мужской пол, а когда неактивен — женский. В новом исследовании ученые установили природу М-фактора — им оказался ген Mdmd. Интересно, что этот ген произошел из копии гена фактора сплайсинга, сменив функцию. — Male sex in houseflies is determined by Mdmd, a paralog of the generic splice factor gene CWC22.
• Клеточная биология. В числе ответов на факторы IL-4/IL-13 — запуск восстановления тканей после повреждения. Но, как показала новая работа, процесс не идет без присутствия клеток, проходящих апоптоз. В частности, если отключить рецепторы, реагирующие на присутствие апоптотических клеток, макрофаги начинают делиться менее активно, и гены, подавляющие воспаление и запускающие восстановление структуры тканей, индуцируются слабее. — Macrophage function in tissue repair and remodeling requires IL-4 or IL-13 with apoptotic cells.
• Молекулярка. С помощью флуоресцирующих антител, специфично связывающих определенные белки, можно изучать локализацию этих белков в клетках. Ученые из Англии и Швеции представили атлас, включающий данные о локализации 12 тысяч белков в 30 субклеточных структурах. Ученые также описали вариации протеомов органелл, возникающие на уровне единичных клеток. — A subcellular map of the human proteome.
• Молекулярка, биология развития. Ген pha-1 ранее считался необходимым для развития глотки у червей Caenorhabditis elegans, поскольку у мутантов по этому гену нарушалось развитие глотки. Оказалось, что механизм немного сложнее — pha-1 входит в состав эгоистичного генетического элемента, и кодирует противоядие от токсина sup-35, также закодированного в этом элементе. В случае мутации pha-1 он перестает работать как противоядие, и развитие личинки нарушается под действием токсина, а не потому, что ген pha-1 делает что-то важное для развития. Как знать, сколько еще генов, которые мы считаем важными, нужны лишь потому, что входят в состав эгоистичных элементов и кодируют противоядия. — A maternal-effect selfish genetic element in Caenorhabditis elegans.
• Иммунология. Для иммунного ответа 1-го типа характерен активный фагоцитоз, а для 2-го — наработка больших количеств антител. Ответ второго типа помогает бороться с крупными эукариотическими патогенами, но при неправильной регуляции может привести к аллергиям и другим патологиям. Ученые описали механизм локальной регуляции иммунного ответа 2-го типа. Этот способ регуляции завязан на интерлейкин-4, стимулирующий синтез двух коллаген-подобных белков, а также их рецепторов. Эти регуляторные белки локально стимулировали активацию макрофагов — один из них действовал в легких, а другой — в печени. — Local amplifiers of IL-4Rα—mediated macrophage activation promote repair in lung and liver.