Nature #569 (7756) + онлайны: синтетический геном для E. coli, нейрогенез в опухолях и гипоксия для работы меристем

• Молекулярка. Новый обзор посвящен влиянию 3D-конформации генома на регуляцию экспрессии. Авторов особенно интересовал вклад структуры хроматина в такие судьбоносные изменения клеточной жизни как дифференцировка или развитие рака. — Transcription factors and 3D genome conformation in cell-fate decisions.
• Экология. Состав микробных симбионтов корней дерева определяет его возможности получать из окружающей среды ценные питательные вещества. Ученые построили карту распространенности таких симбионтов, используя данные о 28000 видов деревьев. Как оказалось, состав симбионтов корней дерева во многом зависит от климатических характеристик местности — в первую очередь, от скорости разложения органики. Там, где оно идет медленно — например, в горах — распространен эктомикоризный симбиоз. А в более теплых и влажных регионах чаще встречаются деревья с арбускулярной микоризой. — Climatic controls of decomposition drive the global biogeography of forest-tree symbioses.
• Генетика, биология развития. С помощью систем CRISPR-Cas можно отслеживать происхождение клеток в эмбрионах. Для этого в геном эмбриона вставляют специальные фрагменты, которые потом будут секвенировать. Cas9 вносит туда наследуемые мутации. Сравнивая фрагменты с мутациями из разных клеток, можно восстановить их происхождение. Пользуясь такой технологией, американские ученые исследовали судьбу клеток эмбриона мыши от оплодотворения до гаструляции. — Molecular recording of mammalian embryogenesis.
• Эпидемиология. Ученые составили карту распространения ВИЧ в Африке к югу от Сахары. Разрешение составило 5?5 км, и его оказалось достаточно, чтобы увидеть значительную неоднородность встречаемости вируса внутри отдельных стран. Эту неоднородность необходимо учитывать при изучении распространения заболевания. — Mapping HIV prevalence in sub-Saharan Africa between 2000 and 2017.
• Клеточная биология. Эпителий кишечника взрослых млекопитающих постоянно обновляется благодаря стволовым клеткам кишечника. Поскольку эти клетки экспрессируют маркер LGR5, ранее предполагалось, что они происходят от эмбриональных клеток с таким же маркером. Новое исследование, однако, показало, что происхождение стволовых клеток кишечника намного более разнообразное, и что их предками могут быть клетки из самых разных частей кишечника эмбриона, независимо от экспрессии маркера LGR5. — Tracing the origin of adult intestinal stem cells.
• Биоинженерия. Ученые из Англии, США и Таиланда создали синтетический геном E. coli, в котором полностью заменили два кодирующих кодона и один стоп-кодон на синонимичные. Точнее, прямо так сделать не получилось, потому что рамки считывания иногда перекрываются, и не всегда можно поменять один кодон, не изменив последовательность, закодированную в другой рамке. В таких случаях ученым приходилось удваивать перекрывающийся регион и менять последовательность только там, где нужно. И ничего, бактерии с таким геномом оказались жизнеспособными, хотя и делились медленнее. тРНК, соответствующие замененным кодонам, ожидаемым образом перестали быть необходимыми. — Total synthesis of Escherichia coli with a recoded genome.
• Клеточная биология, рак. В опухолях иногда обнаруживают нервные волокна, и только недавно ученые выяснили, откуда они берутся. Как оказалось, в опухоли могут попадать клетки-предшественники нейронов из ЦНС, экспрессирующие DCX (DCX⁺), и тогда в опухолях может начаться нейрогенез. Некоторые эксперименты показывают, что нейрогенез в опухолях способствует дальнейшему развитию рака. Так, у мышей снижение количества DCX⁺ предшественников нейронов подавляло развитие рака простаты на ранних стадиях. А у человека плотность DCX⁺ предшественников нейронов оказалось связана с агрессивностью рака простаты. — Progenitors from the central nervous system drive neurogenesis in cancer.
• Клеточная биология. Клеточная конкуренция — механизм, в котором соседние клетки соревнуются по каким-то признакам, и проигравшие клетки устраняются. В новой работе авторы показали, что в ходе развития кожи у мышей работают как минимум два разных вида клеточной конкуренции. В однослойном эпителии ранних эмбрионов менее успешные клетки просто поглощаются соседями. А когда эпителий становится многослойным, в его базальном слое менее успешные клетки отправляются на путь дифференцировки и выталкиваются в наружные слои. Оба механизма оказались важны для формирования кожи с нормальной барьерной функцией. — Distinct modes of cell competition shape mammalian tissue morphogenesis.
• Молекулярка, рак. Эпимутации — спонтанные изменения метилирования ДНК — влияют на развитие рака, например, хронического лимфолейкоза (CLL). Как оказалось, в B-клетках пациентов с CLL скорость эпимутаций повышена и отличается меньшей вариабельностью, чем в B-клетках здоровых доноров. Если построить деревья происхождения B-клеток, получится, что у пациентов с CLL они будут с более ранними ветвлениями и с бóльшими длинами ветвей, в соответствии с быстрыми изменениями клеток вскоре после злокачественного перерождения и большим количеством клеточных делений. — Epigenetic evolution and lineage histories of chronic lymphocytic leukaemia.
• Генетика, биология развития. Митохондриальные геномы передаются только по женской линии. В них часто происходят мутации, а рекомбинация происходит нечасто, поэтому существуют специальные механизмы, помогающие отсеивать неудачные митохондриальные геномы. С помощью аллель-специфической in situ гибридизации ученые проследили, что происходит с разными митохондриальными геномами на ранних стадиях оогенеза у дрозофил. Как оказалось, сначала снижается количество белка митофузина, способствующего слиянию митохондрий. Благодаря этому разные геномы вскоре оказываются внутри отдельных митохондриальных фрагментов. Компартменты с менее удачными геномами производят меньше АТФ, что запускает процесс их поглощения. — Mitochondrial fragmentation drives selective removal of deleterious mtDNA in the germline.
• Молекулярка. Австрийские ученые провели масштабное исследование предпочтений транскрипционных кофакторов в структуре промоторов. Авторы протестировали 23 транскрипционных кофактора и 72000 на клетках линии S2 у дрозофил, и затем подтвердили результаты еще на двух линиях клеток дрозофилы и на клетках человека. Транскрипционные кофакторы могли быть чувствительными к таким свойствам промотора как присутствие TATA-box или мотива TCT, а также обилию меток H3K4me3 и H3K4me1. — Transcriptional cofactors display specificity for distinct types of core promoters.
• Клеточная биология. Поддержание плюрипотентного состояния клеток требует условий гипоксии, а высокая концентрация кислорода, наоборот, способствует дифференцировке. Авторы новой работы показали, что уровень кислорода влияет на активность апикальной меристемы побегов. Клетки растения реагируют на гипоксию благодаря белку ZPR2. Этот белок регулирует активность транскрипционных факторов, содержащих гомеодомен и домен «лейциновая молния». В норме ZPR2 не живет долго и подвергается протеолизу, но при гипоксии его протеолиз ингибируется. — An apical hypoxic niche sets the pace of shoot meristem activity.
• Иммунология, рак. В опухоль попадают эффекторные T-клетки, потенциально способные с ней бороться, и регуляторные T-клетки, подавляющие активность эффекторных. Новая работа показала, что разрушения сигнального комплекса CARMA1—BCL10—MALT1 в регуляторных Т-клетках достаточно, чтобы они начали выделять IFNγ, тормозя рост опухоли. Так что и от этих Т-клеток можно добиться активного вклада в борьбы с опухолями. — Targeting the CBM complex causes T_reg cells to prime tumours for immune checkpoint therapy.

Science #364 (6441) + онлайны: локальный синтез белка в нейронах, траскриптомы аутизма и клетки, управляющие регенерацией

• Молекулярка, рак. При развитии рака часто нарушается активность сигнальных путей, которая регулируется за счет фосфорилирования. Исторически сложилось, что для борьбы с раком чаще пытаются блокировать активность онкогенных киназ, но также можно работать и в другом направлении, стимулируя активность фосфатаз. Например, фосфатаза PTEN — опухолевый супрессор, и из всех фосфатаз она чаще всего инактивируется при развитии рака. В новом исследовании авторы нашли новый путь ингибирования PTEN (через убиквитин-лигазу WWP1). Блокирование этого ингибиторного пути помогло бороться с ростом опухолей на мышиных моделях рака простаты. — Restoring tumor suppression, Reactivation of PTEN tumor suppressor for cancer treatment through inhibition of a MYC-WWP1 inhibitory pathway.
• Нейробиология. С помощью микроскопии сверхвысокого разрешения, а также секвенирования РНК ученые показали, что как в пресинаптических компартментах, так и в постсинаптических шипиках нейронов постоянно идет синтез белка, и для него не требуются внешние стимулы. — Local protein synthesis is a ubiquitous feature of neuronal pre- and postsynaptic compartments.
• Нейробиология. Чтобы принимать высокоуровневые решения, мозгу часто сначала приходится принять много низкоуровневых, а потом обобщить их результаты. В новом исследовании авторы рассмотрели, как это происходит при взаимодействии нейронов дорсомедиальной фронтальной коры и передней поясной извилины коры у обезьян. Нейроны поясной извилины коры обрабатывали результаты работы нейронов дорсомедиальной фронтальной коры, чтобы сформировать долгосрочную стратегию поведения. — Hierarchical reasoning by neural circuits in the frontal cortex.
• Клеточная биология. Сравнивая головастиков Xenopus laevis, которые способны регенерировать отрезанный хвост, с головастиками, не способными к этому, ученые нашли новый тип клеток, управляющих регенерацией (ROCs). Эти клетки способны организовать рост специального раневого эпидермиса, а после него — и полноценную регенерацию. При этом ROCs могут управлять регенерацией разных популяций клеток предшественников, и при трансплантации в разные участки ранних эмбрионов стимулировали там эктопический рост тканей. — Identification of a regeneration-organizing cell in the Xenopus tail.
• Биоинженерия. Американские биоинженеры спроектировали белки, меняющие конформацию при изменении pH. В частности, оказавшись в эндосоме с низким pH, такие белки могли разрушить липидную мембрану и выйти из эндосомы. — De novo design of tunable, pH-driven conformational changes.
• Нейробиология. Проанализировав транскриптомы единичных нейронов и клеток глии пациентов с аутизмом, ученые показали, что болезнь чаще всего влияет на пути, связанные с регуляцией активности синапсов, ростом новых отростков нейронов и миграцией клеток. При этом изменения в нейронах определенных слоев (L2/3), а также в микроглии позволяли предсказать тяжесть симптомов. — Single-cell genomics identifies cell type—specific molecular changes in autism.
• Молекулярка. P-гликопротеины — мембранные белки, помогающие клетке избавляться от чужеродных и потенциально вредных веществ. В новой работе авторы с помощью двухэлектронной электронно-резонансной спектроскопии изучили, как субстраты и ингибиторы P-гликопротеина ABCB1 по-разному влияют на его транспортную функцию. — Mechanism of allosteric modulation of P-glycoprotein by transport substrates and inhibitors.
• Нейробиология. В определенных обстоятельствах животное может связать безобидный стимул с опасностью и начинает его бояться. Известно, что в этом процессе запоминания эмоциональной окрашенности стимулов участвует амигдала, но какие области мозга работают до нее, выяснилось только теперь. Как оказалось, начинают процесс запоминания нейроны островка, реагируя на неприятные обстоятельства и привыкая связывать их с определенным стимулом. Проекции из островка идут в амигдалу, которая уже ответственна за формирование устойчивого страха перед этим стимулом. — Insular cortex processes aversive somatosensory information and is crucial for threat learning.