Nature #593 (7857) + онлайны: белковые сигналы, поведение митохондрий и связи между приматами

• Археология, антропология. В Африке обнаружили самое древнее захоронение человека — точнее, трехлетнего ребенка, жившего на территории современной Кении примерно 78 тысяч лет назад. Расположение костей указывает на погребальный обряд: древние люди положили умершего ребенка на бок, поджав его ноги к груди. Это — первое подтверждение того, как ранние Homo обращались с мертвецами в среднем каменном веке. — Earliest known human burial in Africa, A child’s grave is the earliest known burial site in Africa, «Биомолекула»: «Кто все эти люди?!».
• Онкология, фармакология. Белварафениб — селективный ингибитор фермента RAF-киназы типа II. Это соединение проявляет противоопухолевую активность в отношении солидных опухолей. Результаты клинических исследований первой фазы, в которых участвовали пациенты с меланомой, показали: белварафениб эффективен только для опухолей с RAS- или RAF-мутациями. А вот клетки с мутацией ARAF проявляют устойчивость к этому противоопухолевому препарату. Чтобы замедлить резистентность таких мутантных клеток к ингибитору RAF-киназы, важно использовать комбинированную терапию. — ARAF mutations confer resistance to the RAF inhibitor belvarafenib in melanoma.
• Микробиом, питание. Для корректной работы всех систем организма важно включать в рацион необходимое количество белков, жиров и углеводов. Компенсация потребляемых калорий за счет углеводов в ущерб белкам может приводить к нарушениям, например, вызывать квашиоркор — болезнь, связанную с белковой дистрофией. Как организм оценивает соотношение основных питательных элементов в потребляемой пище? Корейские биологи обнаружили связь между микробиомом кишечника и мозгом на модели дрозофилы. Как это происходит? При белковом голодании и отсутствии в рационе незаменимых аминокислот в энтероцитах средней кишки индуцируется нейропептид CNM. Молчание рецепторов CNM, которые не получают белок, запускает сигналы белкового голодания, в результате чего мозг отдает команду искать источники аминокислот. С помощью такой оси «микробиом—мозг» животные выравнивают рацион питания и отдают предпочтение источникам пищи, богатых белком. — Response of the microbiome–gut–brain axis in Drosophila to amino acid deficit, «Биомолекула»: «Стражи микробиома», «Протеиновые инвестиции».
• Клеточная биология. Деление митохондрий — строго регулируемый клеточный процесс. Нарушения митохондриального деления могут приводить к нейродегенерации, сосудистым заболеваниям и даже раку. Исследователи из Лозанны обнаружили взаимосвязь между локализацией деления митохондрий и дальнейшей судьбой этих органоидов. С помощью световой микроскопии клеток африканских зеленых мартышек и кардиомиоцитов мышей выяснилась двойная стратегия поведения митохондрий. Деление органоидов на периферии клетки приводит к образованию более мелких митохондрий, которые в дальнейшем подвергаются митофагии — разрушению путем аутофагии. А деление митохондрий ближе к середине клетки, наоборот, обеспечивает их повышенную пролиферацию и активный метаболизм. При этом оба типа делений контролируются белком динамином 1 (DRP1, dynamin-related protein 1), однако в делении центральных митохондрий дополнительно участвуют эндоплазматический ретикулум и актин, а в периферическом делении задействован FIS1 — белок внешней митохондриальной мембраны. Это открытие объясняет молекулярные механизмы, опосредующие различную судьбу митохондрий в клетке. — Distinct fission signatures predict mitochondrial degradation or biogenesis, «Биомолекула»: «Внимание! Разыскивается предок митохондрий!».
• Молекулярка, ферменты. Важный регулятор окислительно-восстановительных функций белка — особым образом распределенные дисульфидные связи между остатками аминокислоты цистеина. Присутствие в полипептидах окисленных цистеинов обуславливает высокую реакционную способность активных центров ферментов. Международной команде исследователей удалось обнаружить аллостеричекий окислительно-восстановительный переключатель в одном из ферментов Neisseria gonorrhoeae — это патоген, который вызывает гонорею. Релаксация активного центра фермента, связанного с ковалентной сшивкой между цистеином и остатком лизина, повышает активность гонококка на несколько порядков. Этот трансальдолазный мостик в активном центре может стать перспективной мишенью для лечения менингита и сепсиса. — A lysine–cysteine redox switch with an NOS bridge regulates enzyme function.
• Клеточная биология, процессы. Удаление клеток путем экструзии — один из механизмов уничтожения эпителиальных клеток. В результате этого процесса ненужные клетки отделяются от остальной ткани, не нарушая целостность эпителия. Нарушения в процессе экструзии клеток способны приводить к накоплению поломок и дальнейшему развитию патологий, включая онкологические заболевания. Чтобы разобраться в молекулярных механизмах удаления эпителиальных клеток, американские биологи провели полногеномный скрининг эмбриональных клеток нематод Caenorhabditis elegans. Выяснилось, что «выдавливаемые» из эпителиального слоя клетки испытывают репликационный стресс, связанный с синтетической S-фазой деления. А вот те клетки, которые научились избегать вступления в процесс митоза или заблокировали реакцию на стресс, остаются в эпителии, несмотря на поломки и нарушения. Чтобы предотвратить развитие патогенных процессов, важно использовать терапевтические агенты для удаления уклонившихся от экструзии клеток. — Replication stress promotes cell elimination by extrusion.
• Происхождение видов, геном. Чтобы лучше разобраться с эволюцией гоминидов, ученые создали подробную карту генома бонобо. Эти приматы относительно недавно отделились от своих близких родственников — шимпанзе обыкновенных. Полномасштабное геномное исследование бонобо позволило сравнить между собой геномы других человекообразных обезьян. Выяснилось, что около 5% генома человека генетически ближе к бонобо и шимпанзе, чем к другим приматам. При этом 26% сегментов неполной сортировки генетических клонов между человеком и бонобо распределены неслучайным образом. Этот анализ раскрывает новую информацию об эволюции гоминидов, различиях между шимпанзе и бонобо и генетических отношениях между современными приматами. — A high-quality bonobo genome refines the analysis of hominid evolution, «Биомолекула»: «Ищем питекантропа!».
• COVID-19. Вакцина Pfizer доказала свою эффективность в отношении штаммов коронавируса — B.1.1.7 и B.1.351. Напомним: оба штамма вызывали беспокойство, потому что исследователи не обладали данными о клиническом течении болезни при заражении этими разновидностями и не знали об эффективности разработанных вакцин при иммунизации. Результаты клинических исследований, в которых участвовали добровольцы из Катара, где недавно началась вторая волна COVID-19, показали следующее: при двойной вакцинации Pfizer-BioNTech вероятность развития инфекции, вызванной штаммом B.1.1.7, на 90% ниже, чем у непривитых людей. Также у вакцинировавшихся на 75% меньше вероятность развития тяжелого течения болезни, спровоцированной штаммом B.1.351. — Pfizer COVID vaccine protects against worrying coronavirus variants , «Биомолекула»: «„Спутник V“, „ЭпиВакКорону“, „Модерну“ делать будем? Ликбез по вакцинам против коронавируса».

Science #372 (6542) + онлайны: ковидное тестирование, ДНК из прошлого и дрожжевые контакты

• Генетика пола. Хромосомное определение пола, связанное с X- и Y-хромосомами, эволюционно стабильно на протяжении многих поколений млекопитающих. Однако из этого правила, где Y обозначает принадлежность к мужскому полу, существуют исключения. Например, полевки Microtus oregoni потеряли свою Y-хромосому. У самцов этого вида пол определяет вторая видоизмененная Х-хромосома, которая в значительной степени гомологична женской Х-хромосоме. — Sex chromosome transformation and the origin of a male-specific X chromosome in the creeping vole, «Биомолекула»: «Что такое пол?».
• COVID-19, тестирование. Для снижения скорости распространения коронавируса SARS-CoV-2 используют экспресс-тесты. Они недороги, высокоспецифичны и быстро позволяют оценить наличие в организме антител к вирусу. В Science опубликовали результаты масштабного исследования взаимосвязи между экспресс-тестами и степенью распространения инфекции среди населения Словакии. Выяснилось, что после двух раундов тестирования на антитела к SARS-CoV-2 распространенность инфекции снизилась на 80%. Это стало возможным благодаря быстрому реагированию на эпидемическую ситуацию в конкретных регионах страны. — Rapid antigen testing in COVID-19 responses, The impact of population-wide rapid antigen testing on SARS-CoV-2 prevalence in Slovakia, «Биомолекула»: SARS-CoV-2.
• Бактерии, эволюция видов. Филогенетическое дерево бактерий — постоянный объект исследования ученых, которые пытаются установить родственные взаимосвязи между разными таксонами. С помощью метагеномного анализа удалось выявить общего предка современных эубактерий. Это была клетка с двойной мембраной, способная передвигаться за счет сокращений жгутиков. Генетический анализ указывает на близость эубактерий к фузобактериям — соседствующей родственной групе. Важно отметить, что в анализ не включили последовательности архей, чтобы избежать возможных ложных результатов из-за близости разных видов. — Illuminating the first bacteria, A rooted phylogeny resolves early bacterial evolution, «Биомолекула»: «Бактерии из мéла».
• Палеонтология, происхождение видов. Современные птицы филогенетически близки к вымершим летающим динозаврам. Сразу в двух статьях Science опубликовали результаты сравнительных исследований сенсорных систем птиц и ископаемых останков динозавров. Первая работа демонстрирует сходные закономерности в строении внутреннего уха птиц и ахрозавроморфов. Вторая статья обнаруживает сходное строение сенсорных систем птиц, ведущих ночной образ жизни, с приспособлениями зрения и слуха у вымерших тетрапод. — – The early origin of a birdlike inner ear and the evolution of dinosaurian movement and vocalization, Evolution of vision and hearing modalities in theropod dinosaurs, Making sense of dinosaurs and birds.
• Питание. В Science опубликовали обзор, посвященный возможным причинам ожирения. В этом обзоре опровергают распространенную гипотезу «углевод-инсулин», которая напрямую связывает набор массы тела с повышенным углеводным потреблением и последующей выработкой инсулина. В статье разбирают возможные роли инсулина в обмене веществ и регуляции жировых отложений, связанных с независимыми от углеводов факторами. — Carbohydrates, insulin, and obesity.
• Антропология. Часто антропологам приходится иметь дело исключительно с митохондриальной ДНК, извлеченной из останков древних людей. Эта мтДНК имеет ограниченную ценность для исследователей: с ее помощью очень сложно оценить генетический материал и отследить взаимосвязи между разными популяционными группами. Международная команда ученых предложила новый метод обогащения и анализа ядерной ДНК из останков костей и зубов. Этот метод успешно применили для анализа пещерных образцов древних неандертальцев и денисовцев из Западной Европы и Южной Сибири, которые жили на этих территориях 200–50 000 лет назад. — Unearthing Neanderthal population history using nuclear and mitochondrial DNA from cave sediments, «Биомолекула»: «Древняя ДНК: привет из прошлого».
• Нейробиология. Полосатое тело, или стриатум, — часть мозга, которая контролирует мышечный тонус и координирует сигналы от других областей полушарий. Чтобы лучше разобраться с развитием и физиологией полосатого тела, биологи составили одноклеточный атлас развивающегося стриатума человека. Исследование кодирующих и длинных некодирующих РНК дали понимание того, как эволюционно развивалась эта важная часть мозга. — The coding and long noncoding single-cell atlas of the developing human fetal striatum, «Биомолекула»: «Хаос в мозге».
• Клеточные взаимодействия. На поведение клеток могут влиять гены, взаимодействия с соседями и окружающая среда. Картирование взаимодействий между клетками дрожжей продемонстрировало, как это происходит. Различные экологические условия и присутствие в популяции дрожжей генетически разнообразных вариантов гибко настраивает реакцию клеток, обеспечивая их массовую гибель или, наоборот, деление. — Environmental robustness of the global yeast genetic interaction network, «Биомолекула»: «Полиплоидные дрожжи быстрее адаптируются к трудным условиям».