Партнер дайджеста — Университет «Сириус»

Университет «Сириус» — это качественно новый подход к образованию и научно-исследовательской деятельности. В нем заложены все самые передовые идеи и современные модели организации науки и высшего образования.

Синтетическая биология

Искусственный путь биосинтеза активатора STING

Белок STING (от stimulator of interferon genes) играет важную роль в работе иммунной системы, а изменение его активности под влиянием малых молекул является одним из перспективных направлений разработки новых способов лечения рака. Ученые из компании Merck создали искусственный биосинтетический каскад, благодаря которому прямо в клетках синтезируется один из самых сильных активаторов STING — низкомолекулярное вещество под названием MK-1454. Это вещество синтезируется из двух неприродных нуклеотидмонотиофосфатов. В рамках искусственного каскада нуклеотидмонотиофосфаты одновременно преобразуются в клетке в тритиофосфаты, которые затем циклизуются искусственно преобразованной синтазой циклического гуанозинаденозина (cGAS) с образованием MK-1454. В общей сложности в пути синтеза искусственных тритиофосфатов используются три модифицированные киназы, причем один из тритиофосфатов выступает как кофактор в реакции собственного синтеза. — A kinase-cGAS cascade to synthesize a therapeutic STING activator.

Экология

Последствия борьбы с пожарами в саваннах

Саванны занимают примерно пятую долю суши, и пожары в саваннах приводят к тому, что в атмосферу выходит колоссальное количество углерода. В течение последних 60 лет успешно предпринимаются усилия по борьбе с пожарами в саваннах Африки, включающие, в числе прочего, восстановление древесного покрова на их площади. Американские ученые проанализировали, как проведенная работа по борьбе с пожарами сказалась на углеродном резерве саванн. Они показали, что, хотя общая площадь древесного покрова в саваннах за прошедшие годы возросла на 78,9 ± 29,3%, углеродный резерв увеличился только на 35,4 ± 12%. Авторы заключают, что для увеличения углеродного резерва саванн одного озеленения и борьбы с пожарами недостаточно. — Limited increases in savanna carbon stocks over decades of fire suppression.

Дрозофилы могут стремительно приспосабливаться к окружающей среде

Экосистемы могут претерпевать быстрые изменения, но хватит ли пластичности населяющих им видам, чтобы приспосабливаться к ним? Чтобы ответить на этот вопрос, авторы нового исследования наблюдали за десятью поколениями дрозофил в течение четырех месяцев, причем период наблюдения захватил конец лета и начало осени. Полевые наблюдения и эксперименты в лабораторных садах показали, что за указанный промежуток времени мухи успели сменить шесть фенотипов, различающихся по репродуктивному потенциалу и способности противостоять стрессам. Более того, в основе изменений лежала очень быстрая полногеномная эволюция. — Direct observation of adaptive tracking on ecological time scales in Drosophila, «Биомолекула»: «Модельные организмы: дрозофила».

Иммунология

В поисках активаторов пролиферации T-клеток

Использование аутологичных T-клеток существенно повысило эффективность клеточной противораковой иммунотерапии, однако для увеличения численности эффекторных T-клеток необходимы дополнительные меры. Американские ученые провели скрининг 12 тысяч открытых рамок считывания на предмет их возможного положительного влияния на пролиферацию и активацию CD4⁺ и CD8⁺ T-клеток человека, а также на секрецию ими таких цитокинов, как интерлейкин-2 и интерферон-γ. Ученые добивались повышения экспрессии проверяемых генов и с помощью разработанного ими нового метода, названного OverCITE-seq, оценивали изменения в T-клетках на уровне транскриптома и поверхностных антигенов. Одним из генов с наиболее выраженным положительным влиянием на пролиферацию и активность T-клеток стал ген LTBR, кодирующий рецептор лимфотоксина-β. В норме он активен в миелоидных клетках, но неактивен в лимфоцитах. — A genome-scale screen for synthetic drivers of T cell proliferation, «Биомолекула»: «Т-лимфоциты: путешественники и домоседы».

Как кишечные бактерии управляют T-хелперами

Американские ученые описали виды кишечных бактерий, которые превращают вторичную желчную кислоту, известную как литохолевая кислота, в 3-оксолитохолевую кислоту и изолитохолевую кислоту, и идентифицировали ферменты, необходимые для этих превращений. В предшествующих исследованиях было показано, что 3-оксолитохолевая кислота подавляет дифференцировку T-хелперов, относящихся к популяции TH17 (то есть экспрессирующих интерлейкин-17A). Оказалось, что и изолитохолевая кислота отрицательно влияет на дифференцировку TH17. Ученые также показали, что снижение синтеза 3-оксолитохлевой и изолитохолевой кислот ассоциировано с воспалительными заболеваниями кишечника. — Human gut bacteria produce ΤΗ17-modulating bile acid metabolites, «Биомолекула»: «Новые функции кишечной микрофлоры».

Биоинформатика

Атлас жировой ткани

Коллектив американских ученых заявил о создании атласа белой жировой ткани у мыши и человека с разрешением в одну клетку. Авторы исследовали транскриптомные особенности подкожного и висцерального жира при разной массе тела. В рамках работы были идентифицированы отдельные популяции адипоцитов, стволовые клетки жировой ткани, иммунные клетки и клетки сосудов. Кроме того, ученые сравнили полученные данные для человека и мыши, а также при разных типах питания. Авторам исследования удалось установить связь между отдельными популяциями клеток жировой ткани и риском развития метаболизма. Наконец, были детально изучены взаимодействия клеток жировой ткани при истощении и ожирении. — A single-cell atlas of human and mouse white adipose tissue, «Биомолекула»: «Полюби свои жировые клетки!», «В ооцитах мышей с ожирением нарушается работа митохондрий».

Нейробиология

Нейроны социального доминирования

Как правило, сообщества социальных видов животных имеют четкую иерархию доминирования. Но откуда каждая особь знает, какое место в «табеле о рангах» она занимает? Имеются данные, что у мышей и людей за социальное доминирование отвечает медиальная префронтальная кора. Авторы нового исследования создали соревнование для мышей, в котором они борются за вознаграждения, и наблюдали за его ходом с помощью компьютерного зрения. Оказалось, что особенности активности нейронов в медиальной префронтальной коре определяют успешность особи в соревновании, а также место, которое она будет занимать в социальной иерархии. Точнее, за формирование поведения, связанного с социальным доминированием, отвечают проекции нейронов медиальной префронтальной коры на латеральную зону гипоталамуса. — Cortical ensembles orchestrate social competition through hypothalamic outputs, «Биомолекула»: «Роль миндалевидного тела в социальном поведении».

Всемогущий кальций

Кальций является одним из наиболее важных вторичных посредников, который выходит в цитоплазму из гладкого эндоплазматического ретикулума под действием определенного стимула. Правда, в отношении нейронов кальций традиционно рассматривают как посредник, который входит в нейрон при его деполяризации, когда открываются потенциал-зависимые кальциевые каналы. Как выяснили американские ученые, в пирамидных нейронах зоны CA1 гиппокампа в основе пластичности лежит именно высвобождение кальция из внутриклеточных депо. Именно этот процесс лежит в основе формирования так называемых «полей места» в гиппокампе, которое происходит, когда животное исследует новую для себя обстановку. Выход кальция при формировании полей места вызывает перестройку в основном апикальных и, в меньшей степени, базальных дендритов пирамидных нейронов в зоне CA1 гиппокампа. — Compartment-specific tuning of dendritic feature selectivity by intracellular Ca2+ release, «Биомолекула»: «Загадочный кальциевый язык».

Генетика

Мы разные — в этом наше богатство

За формирование многих количественных признаков фенотипа, таких как рост, обычно отвечает несколько локусов. Однако выяснить, какие именно варианты этих локусов ассоциированы с конкретным фенотипом, непросто, так как большинство таких локусов находится в некодирующей части генома и представлено множеством очень похожих друг на друга вариантов. Группа ученых из Стэнфорского университета провела огромный параллельный анализ локусов количественных признаков и выявила варианты этих локусов, ассоциированные с появлением ряда болезней. Оказалось, что часто такие варианты, становящиеся причиной появления патологий, содержат участки связывания транскрипционных факторов. — Multiple causal variants underlie genetic associations in humans.

Клеточная биология

Огонь, вода и медные трубы

Хотя медь является необходимым для жизни микроэлементом и входит в ряд важных ферментов (в частности, в состав комплексов дыхательной цепи), в больших количествах она вызывает гибель клеток. Правда, точный механизм этого эффекта до недавнего времени был неизвестен. Авторы нового исследования с помощью системы CRISPR-Cas9 провели скрининг генов, которые участвуют в защите клеток от программируемой гибели, вызванной медью. Используя генетически модифицированные клетки мышей для моделирования отравления медью, ученые выяснили, что механизм гибели клеток под действием меди уникален и связан с митохондриальным дыханием. Они показали, что медь непосредственно связывается с белками цикла трикарбоновых кислот, модифицированных остатками липоевой кислоты, и вызывает их агрегацию. В конце концов, белки дыхательной цепи митохондрий утрачивают железосерные кластеры, и клетка гибнет в результате протеотоксического стресса. — Copper induces cell death by targeting lipoylated TCA cycle proteins.

Молекулярка

Такие разные варианты гистона H3

Варианты гистона H3, известные как H3.1 и H3.3, присутствуют в хроматине пролиферирующих эукариотических клеток, однако H3.1 экспрессируется и загружается на ДНК только при ее репликации. Как показало новое исследование, с этим вариантом гистона H3 связывается белок TSK/TONSL (также известный как TONSOKU), который обеспечивает стабильность генома при его удвоении. — The histone H3.1 variant regulates TONSOKU-mediated DNA repair during replication, «Биомолекула»: «Катится, катится к ДНК гистон».