Nature #555 (7694) + онлайны: нейроны питья, неприхотливый Cas9 и влияние внешней среды на состав микрофлоры

• Нейробиология. В мозге мышей описали нейронные контуры, помогающие контролировать чувство жажды. В том числе, были описаны нейроны, активные, пока животное поглощает жидкость (нейроны медианного преоптического ядра, экспрессирующие рецептор глюкагон-подобного пептида-1). Отключение этих нейронов заставляло подопытных мышей слишком много пить. — Hierarchical neural architecture underlying thirst regulation. биомолекула: Пить или не пить — два разных сигнала от нашего мозга.
• Биоинженерия. Система бактериального иммунитета CRISPR-Cas9 распознает ДНК вируса или плазмиды, комплементарную короткой РНК, и разрезает эту ДНК. К сожалению, CRISPR-Cas9 формировался для удобства бактерий, а не биоинженеров, и имеет определенные требования к мишени, которую он способен разрезать. В частности, по соседству от участка распознавания должна находиться короткая последовательность PAM — по ее наличию бактерия отличает чужеродную ДНК от собственных кассет CRISPR. Наименее требовательный из известных Cas9 требует наличия рядом с мишенью последовательности NGG — любой нуклеотид, после которых следуют два гуанина. В новой статье описывается, как с помощью искусственной эволюции биоинженерам удалось получить вариант Cas9, соглашающийся на более широкий набор PAM, включая NG, GAA, and GAT. Интересно, что несмотря на более широкий набор подходящих PAM, новый белок показал высокую специфичность и меньшее число реакций с неправильными последовательностями генома, чем оригинальный вариант фермента. — Evolved Cas9 variants with broad PAM compatibility and high DNA specificity. биомолекула: CRISPR-эпопея и ее герои.
• Структурка. Структурки комплексов внеклеточного домена рецептора инсулина с инсулином помогли выяснить, как именно происходит распознавание лиганда этим рецептором. В статье приводятся структуры доменов рецепторов, связанных с одной или одновременно двумя молекулами инсулина. — Structure of the Insulin Receptor—Insulin Complex by Single Particle CryoEM analysis. биомолекула: Рецептор «нетрадиционной ориентации».
• Генетика. Генетики проанализировали образцы 961 опухолей, представляющих 24 типа рака и взятых только у детей и подростков. По оценкам исследователей, около половины детских неоплазий имели в своей истории этап, на котором развитию рака можно было помешать. — The landscape of genomic alterations across childhood cancers.
• Генетика. Проанализировав генотипы и микробиомы около тысячи здоровых людей разного происхождения, исследователи выяснили, что генетика хозяев вносила лишь незначительный вклад в состав населяющих их микробов. И наоборот, микробиомы людей, живущих вместе, но не являющихся родственниками, оказались в значительной мере сходными. При этом около 20% вариабельности микробных сообществ зависело от питания, антропометрических характеристик хозяина и набора лекарств, которые он употреблял. — Environment dominates over host genetics in shaping human gut microbiota. биомолекула: Зоопарк в моем животе.
• Молекулярка. piRNA — короткие РНК, которые в комплексах с белками PIWI мешают распространению транспозонов в клетках зародышевой линии. Этот регуляторный механизм хорошо исследован на мушках дрозофилах, а в новой работе описываются его детали у тутового шелкопряда. Часть белков,участвующих в образовании piRNA, у дрозофилы и шелкопряда пересекается, но в целом процесс формирования этих молекул у шелкопрядов оказался проще. — Hierarchical roles of mitochondrial Papi and Zucchini in Bombyx germline piRNA biogenesis.
• Клеточная биология. В новой работе подробно описана линия клеток, помогающих заживлению поврежденных легких. Эти клетки — альвеолярные эпителиальные предшественники — в норме поддерживают численность постоянной, но начинают быстро делиться, если легкие повреждаются. — Regeneration of the lung alveolus by an evolutionarily conserved epithelial progenitor.
• Молекулярка. SMAD2 и SMAD3 — белки пути ответа на трансформирующий фактор роста β (TGFβ). Этот путь влияет на деление и дифференцировку клеток, и механизмы этого влияния очень интересны ученым. Теперь они могут использовать данные об интерактоме SMAD2/3. Помимо влияния на транскрипцию, SMAD2/3 оказался участником взаимодействия с комплексом, добавляющим на РНК метки m⁶A. — The SMAD2/3 interactome reveals that TGFβ controls m⁶A mRNA methylation in pluripotency.
• Иммунология. Для иммунитета важны рецепторы, способные распознать специфичные для патогенов молекулы. Например, лектины типа C реагируют на углеводы клеточной стенки грибов. В новой работе описывается рецептор этой группы, реагирующий на модифицированный меланин — признак присутствия спор Aspergillus fumigatus и некоторых других грибов. — Recognition of DHN-melanin by a C-type lectin receptor is required for immunity to Aspergillus. биомолекула: Лектины — новые инструменты в диагностике и терапии злокачественных опухолей.
• Молекулярка. Для начала репликации на ориджинах должны собраться комплексы MCM — пара белковых гексамеров. Потом этот комплекс должен преобразоваться в две активные хеликазы, расплетающий ДНК. В новой работе описывается механизм преобразования комплекса. Например, показано, что двойной гексамер связан с АДФ,а ее высвобождение и связывание АТФ необходимо для образования двух отдельных хеликаз. — The mechanism of eukaryotic CMG helicase activation.

Science #359 (6379) + онлайны: рецепторы кислого вкуса, движения промоторов и актуальная зимняя окраска шерсти

• Биоинженерия. Интерлейкин-2 помогает T-клеткам уничтожать клетки организма, зараженные вирусом, а также опухоли. К сожалению, эффект этого цитокина не достаточно прямолинеен, и может как ослаблять, так и активизировать работу иммунной системы. Терапевтическое применение природного интерлейкина-2 может вызывать побочные эффекты, в том числе, токсичность. Поэтому американские ученые создали свой, модифицированный интерлейкин-2 и рецептор к нему. Эта искусственная система успешно помогала Т-клеткам мышей уничтожать опухоли, не вызывая побочных эффектов и не активируя природную пару интерлейкина-2 и его рецептора. — Engineering a designer immunotherapy, Selective targeting of engineered T cells using orthogonal IL-2 cytokine-receptor complexes.
• Молекулярка. Животным важно уметь оценивать кислотность пищи, чтобы не есть испортившуюся еду. Удивительно, но у млекопитающих до сих пор не был известен рецептор, помогающий оценивать кислый вкус. В новой работе рассказывается о сильном кандидате на эту роль — H⁺-селективном канале вкусовых рецепторных клеток мышей. Интересно, что этот же канал уже был охарактеризован как необходимый для вестибулярной системы, чтобы поддерживать равновесие, оценивать действие гравитации и положение конечностей. — pHirst sour taste channels pHound?, An evolutionarily conserved gene family encodes proton-selective ion channels.
• Нейробиология. Положительное подкрепление, стимулирующее выделение дофамина, помогает поддерживать на регулярном уровне активность определенных нейронов, а значит, обучаться. Исследователи из США и Португалии научились закреплять у мышей определенные паттерны активности в моторной коре, благодаря тому, что активность этих нейронов вызывала оптогенетическую активацию дофаминергических нейронов. — Evidence for a neural law of effect.
• Иммунология. Если иммунная система не полностью справляется с патогенами, она провоцирует у них развитие вирулентности. На примере мексиканских чечевиц, заражаемых штаммами Mycoplasma gallisepticum с различной вирулентностью, американским исследователям удалось проследить, как частичная победа иммунной системы над инфекцией способствует исчезновению лишь менее вирулентных штаммов. — Incomplete host immunity favors the evolution of virulence in an emergent pathogen.
• Эволюция. Многие животные меняют зимой окраску на белую, чтобы меньше выделяться на снегу. Однако по всему земному шару снежные зимы становятся короче, так что привычка менять цвет зимой становится невыгодной. Изучив зимнюю окраску у восьми видов животных, представляющих разные трофические уровни, ученые выявили регионы, в которых животные активно приспосабливаются к изменению климата. В этих регионах зимой можно было встретить и бурых, и белых животных — смесь из успевших и не успевших подстроиться. — Winter color polymorphisms identify global hot spots for evolutionary rescue from climate change.
• Биоинженерия. Американские ученые рассказывают об успехах в дизайне мембранных белков. Исследователям удалось разработать структуры, содержащие от двух до четырех трансмембранных регионов, и способные существовать в виде мономеров или олигомеров. Кристаллические структуры подтвердили, что синтезированные белки хорошо соответствовали ожиданиям ученых. — Accurate computational design of multipass transmembrane proteins.
• Молекуляка. Цис-регуляторные элементы ДНК — промоторы и энхансеры — транскрибируются. В новой работе показано, что активность транскрипции этих участков коррелирует с их мобильностью в ядре. Эти результаты американские ученые получили, наблюдая за перемещениями каталитически неактивного фермента Cas9, который снабжали РНК, приводящей этот фермент к исследуемому регуляторному участку. — Transcription-coupled changes in nuclear mobility of mammalian cis-regulatory elements.
• Иммунология. Лимфоидные клетки врожденного иммунитета второй группы (ILC2s) помогают организму реагировать на появление гельминтов, вирусов и аллергенов. В новой работе показано, что активность этих клеток регулируется в том числе и нервной системой. В частности, ILC2s экспрессируют β₂-адренергические рецепторы, реагирующие на адреналин. Активация этих рецепторов подавляла размножение ILC2s и увеличивала число гельминтов у подопытных мышей. — β₂-adrenergic receptor—mediated negative regulation of group 2 innate lymphoid cell responses.
• Нейробиология. ГАМК-эргические вставочные нейроны регулируют активность нейронов коры головного мозга млекопитающих. Нейроны этой группы разнообразны как по структуре, так и по функциям. Новое исследование показало, что еще эмбриональные предшественники ГАМК-эргических вставочных нейронов отличаются разнообразием — в частности, их можно разделить на группы по паттернам транскрипции. — Early emergence of cortical interneuron diversity in the mouse embryo.
• Молекулярка. Ученым из Германии и Нидерландов удалось в реальном времени проследить, как конденсин вытягивает петли из ДНК. Петли были асимметричными, что позволяет предположить, что конденсин тянет за ДНК с одной стороны, а сам остается заякоренным в начале петли. Длина петель, за образованием которых наблюдали ученые, достигала нескольких десятков тысяч оснований. — Real-time imaging of DNA loop extrusion by condensin.