Бактериология

Высокий уровень устойчивости к антибиотику метициллину требует особой формы деления клеток

Антибиотики являются краеугольным камнем современной медицины. Следовательно, устойчивость к антибиотикам представляет собой серьезную угрозу общественному здравоохранению при лечении бактериальных инфекций. Вскоре после того, как пенициллин начал использоваться в клинической практике для лечения золотистого стафилококка — патогена, который может вызывать легкие или смертельные инфекции, — появились штаммы, устойчивые к препарату. В 1959 году антибиотик метициллин был введен для лечения устойчивых к пенициллину штаммов S. aureus. Метициллин является членом семейства β-лактамных антибиотиков, которые эффективны против многих типов бактерий. Однако к 1960 году были зарегистрированы инфекции, вызванные устойчивым к метициллину штаммом S. aureus (МРСА). Учитывая важность антибиотиков класса β-лактамов для лечения инфекций, вызванных золотистым стафилококком, исследователи стремились понять механизм и эволюционное происхождение этой устойчивости. В новом исследовании журнала Science ученые сообщают, что высокая устойчивость к метициллину обусловлена тем, что S. aureus использует особую форму деления клеток для обеспечения своего выживания. — Bacteria divide to conquer antibiotics, «Биомолекула»: «Антибиотики и ан­ти­био­ти­ко­ре­зи­стент­ность».

Нутрициология и здравоохранение

Риск диабета резко возрастает у взрослых, которые в детстве любили сладкое

Неприятная новость для сладкоежек на Хэллоуин. Ученые выяснили, что повышенное потребление сладкого в первые два года жизни связана с более высоким риском развития диабета и высокого кровяного давления спустя десятилетия жизни. Данные сделаны на основе анализа здоровья жителей Великобритании за XX век. Дело в том, что во время Второй Мировой войны продажи сладкого были ограничены, однако квоты сняли в 1950-х годах. Такое решение привело к повышенному скачку заболеваемости спустя десятилетия у людей, потребляющих сахар в детстве, как раз в это время.

Ученые выяснили, что количество сахара, потребляемое ребенком после достижения шестимесячного возраста, по-видимому, оказывает наибольшее влияние на риск развития хронического заболевания в более позднем возрасте. Кроме того, люди, подвергавшиеся большему воздействию сахара в утробе матери, также имели более высокий риск диабета и высокого кровяного давления по сравнению с теми, кто был зачат, когда доступ к сахару в стране был ограничен. — Diabetes risk soars for adults who had a sweet tooth as kids, «Биомолекула»: «Сахар — сладкая смерть».

Генетика

Самое старое дерево в мире? Огромная колония клонов осины может содержать подсказки о том, как древние организмы защищают свои геномы от вредных мутаций

Образцы ДНК одного из крупнейших и старейших растений в мире — осины дрожащей (Populus tremuloides) в штате Юта под названием Пандо («я распространяюсь» на латыни) — помогли исследователям определить ее возраст и пролили свет на историю ее эволюции.

Секвенировав сотни образцов дерева, исследователи установили, что возраст Пандо составляет от 16 000 до 80 000 лет. Это подтвердило предыдущие предположения о том, что оно является одним из древнейших организмов на Земле. Они также смогли отследить закономерности генетических вариаций, распространенные по всему дереву, которые дают подсказки о том, как оно адаптировалось и развивалось в течение своей жизни. Результаты были опубликованы на сервере препринтов bioRxiv 24 октября 2024 года. Работа еще не прошла рецензирование, однако выглядит многообещающе.

Пандо является триплоидным организмом. Это означает, что его клетки содержат три копии каждой хромосомы, а не две. В результате эта древняя осина не может размножаться половым путем и смешивать свою ДНК с ДНК других деревьев, а вместо этого создает клоны самого себя. Хотя этот процесс и порождает потомство, которое генетически идентично, эти клоны все еще могут накапливать генетические мутации по мере деления своих клеток. Биологи интересуются этими вариациями генов, поскольку они предоставляют информацию о том, как изменилось растение с момента появления первого саженца. Некоторые исследования уже затрагивали появление новых мутаций в растениях и грибах, которые размножаются клонально, но лишь немногие касались многовековых растений, таких как Пандо.

Анализ закономерностей этих мутаций выявил удивительные результаты. Физически близкие деревья действительно разделяли больше схожих мутаций, чем те, которые находились далеко друг от друга, — но лишь немного больше. Однако в меньшем масштабе — 1–15 метров тенденция была сильнее, и стволы, которые были ближе друг к другу, имели значительно больше общих мутаций.

Филипп Реймонд, который исследует взаимодействие между растениями и травоядными в Университете Лозанны в Швейцарии, говорит, что данные результаты намекают на то, что «у растений и деревьев есть механизм защиты генома от накопления вредных генетических мутаций». Это предположение «весьма интересно для многих ученых». Он добавляет, что будущие исследования смогли бы установить этот механизм уже на клеточном уровне. — The world’s oldest tree? Genetic analysis traces evolution of iconic Pando forest, «Биомолекула»: «Я спросил у ясеня: как биофизические методы работают в социально-гуманитарных исследованиях».

Цитология

Аутоингибирование димерного NINJ1 предотвращает разрыв плазматической мембраны

Литическая гибель клеток завершается разрывом плазматической мембраны (PMR), который высвобождает крупные внутриклеточные молекулы для усиления воспалительной реакции. PMR опосредуется эффекторным мембранным белком нинжурином-1 (NINJ1), который полимеризуется и разрывает мембрану через свою гидрофильную поверхность. Каким образом NINJ1 ограничивается в условиях стационарного состояния, чтобы гарантировать выживание клеток, остается загадкой.

В новой статье Nature исследователи описывают молекулярные основы ингибирования NINJ1. Используя криогенную электронную микроскопию, они определили структуру неактивного состояния мышиного NINJ1, связанного с недавно разработанным нанотелом, Nb538. Неактивный NINJ1 образует гомодимер лицом к лицу, принимая 3-спиральную конформацию с неизогнутой трансмембранной спиралью 1 (TM1), в отличие от 4-спиральной TM1-изогнутой активной конформации.

Соответственно, эндогенный NINJ1 из первичных макрофагов является димером в условиях устойчивого состояния. Неактивные димеры изолируют гидрофильную поверхность NINJ1, индуцирующую PMR, и закрывают сайт связывания для изогнутого TM1 от соседних активированных молекул NINJ1. Исследования мутагенеза в клетках показывают, что дестабилизация неактивных димеров лицом к лицу приводит к гибели клеток, опосредованной NINJ1, тогда как стабилизация димеров лицом к лицу подавляет активность NINJ1. Более того, дестабилизирующие мутации вызывают спонтанное образование изгиба TM1, что является отличительным признаком активации NINJ1. В совокупности эти данные показывают, что димерный NINJ1 аутоингибируется в транс-положении для предотвращения не спровоцированного лизиса мембраны и гибели клеток. — Autoinhibition of dimeric NINJ1 prevents plasma membrane rupture.

Иммунология и нейробиология

Эндогенные аутопептиды защищают иммунную привилегию центральной нервной системы

Центральная нервная система (ЦНС), несмотря на наличие стратегически расположенных анатомических барьеров, призванных защищать ее, не полностью изолирована от иммунной системы. Фактически, она все еще остается физически связанной с периферической иммунной системой и может находиться под ее влиянием. Как ЦНС сохраняет такую связь, поддерживая при этом иммунологически уникальный статус, остается неразрешенной загадкой.

В поисках молекулярных сигналов, которые исходят от ЦНС и позволяют ей напрямую взаимодействовать с иммунной системой, ученые обнаружили эндогенный репертуар регуляторных аутопептидов, полученных из ЦНС, представленных на молекулах главного комплекса гистосовместимости (MHC) II на границах ЦНС. Во время гомеостаза было обнаружено, что эти регуляторные аутопептиды связаны с молекулами MHC II на всем пути лимфатического дренажа от мозга к окружающим его мозговым оболочкам и дренирующим шейным лимфатическим узлам.

Однако при нейровоспалительном заболевании презентация регуляторных аутопептидов уменьшалась. После усиления презентации этих регуляторных аутопептидов популяция супрессорных CD4+ T-клеток была расширена, контролируя таким образом аутоиммунитет ЦНС в зависимости от CTLA-4 и TGFβ. Это неожиданное открытие аутоиммунных аутопептидов, выделенных из ЦНС, может быть молекулярным ключом, адаптирующим ЦНС для поддержания непрерывного диалога с иммунной системой, одновременно уравновешивая явную аутореактивность. Данное исследование Nature проливает свет на концепцию нейровоспалительных и нейродегенеративных заболеваниях и позволяет найти новые терапевтические мишени. — Endogenous self-peptides guard immune privilege of the central nervous system, «Биомолекула»: «Ликбез по ЦНС».

Некоторые заболевания головного мозга являются «шаперонопатиями»

Адекватное сворачивание белков в их генетически закодированные трехмерные структуры позволяет им осуществлять свои функции и совершать точные взаимодействия с другими молекулами. Поэтому протеостаз, или поддержание протеома (всех белков, экспрессируемых в клетке, ткани или организме в определенное время) в функционально свернутом состоянии, имеет важное значение для жизни организма. Несколько шаперонов, включая кольцевой комплекс TCP-1/шаперонин, содержащий TCP-1 (TRiC/CCT), помогают сворачиванию и развертыванию белка и служит для поддержания протеостаза. В новом исследовании Science ученые представляют доказательства того, что множественные варианты TRiC связаны с расстройствами мозга у людей, и характеризуют влияние этих связанных с болезнью мутаций на функцию TRiC у нескольких модельных видов. Результаты идентифицируют новый класс патологий, связанных с дефектами шаперона (шаперонопатии), и подтверждают идею о том, что функция TRiC необходима для нормального развития мозга. — Some brain disorders are “chaperonopathies”.

Менингеальные врожденные лимфоидные клетки направляют тормозные нейроны в раннем возрасте

Перекрестные связи между иммунной системой и мозгом необходимы для правильного развития последнего. Мозговые оболочки представляют собой сложную микросреду, которая окружает головной и спинной мозг, обеспечивая структурную поддержку и защиту. Недавние механистические исследования выявили сложные связи между периферической иммунной системой, мозговыми оболочками и мозгом. Помимо размещения сложной лимфатической системы, которая соединяется с мозгом, мозговые оболочки служат иммунной нишей, которая укрывает множество иммунных клеток врожденного и адаптивного иммунитета. Даже при отсутствии воспалительных состояний или инсульта мозга иммунные клетки мозговых оболочек выполняют гомеостатическую роль, контролируя границу центральной нервной системы (ЦНС) и взаимодействуя с мозгом, чтобы влиять на нейроразвитие. В новом исследовании Science ученые сообщают о ранее упущенном из виду факторе, способствующем формированию иммунного ландшафта мозговых оболочек на раннем этапе развития мозга: врожденных лимфоидных клетках группы 2 (ILC2). — Group 2 innate lymphoid cells promote inhibitory synapse development and social behavior.