Nature #550 (7674) + онлайны: биохимия регенерации сердца, репарация против транскрипции, вирусные РНК и рак

• Геномика, рак. И у клеток опухолей бывают зависимости. Они могут быть не просто устойчивыми к средствам для химиотерапии, но и нуждаться в них для поддержания жизнедеятельности. Это, кстати, их слабое место. За «пристрастие» к химиотерапевтическим лекарствам отвечают определённые гены, что выявили с помощью CRISPR-нокаутов. Метаболический путь, отвечающий за аддикцию, включает в себя киназу ERK2 и факторы транскрипции JUNB и FRA1. — Cancer drug addiction is relayed by an ERK2-dependent phenotype switch, Cancer: Tumours addicted to drugs are vulnerable.
• Физиология, биохимия. Одни органы регенерируют хорошо, другие, как, например, сердце — нет. Судя по всему, частично дело в сигнальном пути Hippo (это киназный каскад). Если «заглушить» в кардиомиоцитах мыши один из компонентов каскада Hippo — Salvador, — они регенерируют после инфаркта гораздо лучше, чем в норме. — Hippo pathway deficiency reverses systolic heart failure after infarction.
• Молекулярка, методы. C помощью CRISPR теперь можно редактировать не только ДНК, но и РНК. Эффектор Cas13a, взятый из Leptotrichia wadei, можно экспрессировать и в клетках млекопитающих и растений — это показано на опыте. Можно убрать его каталитическую активность, сохранив способность связываться с РНК, и таким образом следить за судьбами последних в клетках подопытных организмов. А можно и не убирать и затачивать Cas13a под терапевтические цели. Вообще же средства воздействия на активность РНК ограничены; раньше это была главным образом РНК-интерференция. — RNA targeting with CRISPR—Cas13.
• Геномика, рак. Хроматина в норме не должно быть в цитоплазме, так что его присутствие там запускает воспалительный ответ. И, как выяснилось, не только его: процессы старения и злокачественного перерождения тоже могут возникать от выпадения фрагментов хроматина из ядра и последующего воспаления. Присутствие хроматина в распознаёт cGAS—STING — синтаза циклического АМФ-ГМФ, связанная со стимулятором генов интерферонов. — Cytoplasmic chromatin triggers inflammation in senescence and cancer, Cancer biology: Genome jail-break triggers lockdown. биомолекула: ДНК-полимераза как регулятор иммунитета. История одного открытия из первых рук.
• Биохимия, рак. Нерепарированная ДНК повышает вероятность рака. Стало быть, проблемы с белками, участвующими в репарации ДНК, могут приводить к развитию онкологических заболеваний. Так и с белком BRCA1, чей ген стал знаменит благодаря своей связи с раком молочных желёз. Комплекс с белком BARD1, формируемый им, репарирует двуцепочечные разрывы ДНК, взаимодействуя при этом с рекомбиназой RAD51. Теперь биологи выяснили, как конкретно нарушение этого взаимодействия из-за неверного строения BRCA1-BARD способствует развитию опухолей. — BRCA1—BARD1 promotes RAD51-mediated homologous DNA pairing, Biochemistry: Complex assistance for DNA invasion, биомолекула: Рак молочной железы с семейной историей.
• Вирусология, рак. Богатые урацилом некодирующие вирусные РНК, полученные из герпесвируса обезьян Нового света (Herpesvirus saimiri), способны вызывать агрессивные лейкозы и лимфомы у тех организмов, которые этот герпесвирус обычно не заражает. Как выяснилось, дело в том, что эти РНК комплементарно связываются с микроРНК клеток, в которых находятся, и подавляют экспрессию ряда мРНК. Это в конечном счёте тормозит апоптоз, необходимый для избавления от подозрительных по злокачественности клеток. — A viral Sm-class RNA base-pairs with mRNAs and recruits microRNAs to inhibit apoptosis.
• Молекулярка. Гомологичная рекомбинация ДНК должна функционировать даже во время транскрипции. Но выяснить, какому процессу клетка отдаст приоритет — репарации или транскрипции — оказывается не так просто. Вот, например, у Escherichia coli фактор транскрипции GreA останавливает репарацию. Если его ингибировать, репарация разрывов с участием пути RecBCD—RecA заметно ускоряется. — The transcription fidelity factor GreA impedes DNA break repair.
• Биохимия. Мишень рапамицина у млекопитающих (TOR) — серин-треониновая протеинкиназа эукариот. Она функционирует в двух комплексах, TORC1 and TORC2, регулируя рост и метаболизм. При недостатке глюкозы в клетках TORC1 организуется в ингибированный домен, называемый TOROID. Но у гена, кодирующего TORC1, существует вариант, предотвращающий образование TOROID. Получается, кроме уже известных случаев регуляции активности киназ есть как минимум ещё один — организация этих ферментов в структуры более высокого порядка. — TORC1 organized in inhibited domains (TOROIDs) regulate TORC1 activity. биомолекула: Старческие капризы природы: почему люди прекращают стареть, а мыши не успевают жить.

Science #358 (6359) + онлайны: связи неандертальцев с сапиенсами, секвенирование ДНК одиночных клеток, нейробиология ноцебо

• Антропология, геномика. Два новых исследования геномов хорватских неандертальцев и древних сапиенсов из Сунгиря выявили кое-что интересное. Представители первого вида, судя по всему, часто вступали в родственные браки, а вот наши непосредственные предки старались брать невест из чужих общин. Кроме того, обмен генами между неандертальцами и сапиенсами во многом случился 130–145 тысяч лет назад, до того, как Homo neanderthalensis разделились: одни ушли в Сибирь и прочие азиатские земли, а другие остались в Европе. В числе генов, которыми обменялись наши виды, были и те, что влияют на наших современников, контролируя выработку витамина D, содержание холестерина в крови и многое другое. И кстати, доля неандертальских генов у не-африканцев по новым подсчётам выше: не 1,5–2,1%, а 1,8–2,6%. — A high-coverage Neandertal genome from Vindija Cave in Croatia, Ancient genomes show social and reproductive behavior of early Upper Paleolithic foragers, биомолекула: Скандалы, интриги, расследования: с какими гоминидами спали наши предки?, Древняя ДНК: Привет из прошлого.
• Экология, энтомология. Как известно, никотин нужен растениям, чтобы отпугивать насекомых, желающих ими полакомиться. Со сходной целью люди синтезируют неоникотиноиды. Сейчас эти инсектициды обнаруживают 75% образцах мёда на всех континентах, кроме Антарктиды, и даже на островах. И хотя неоникотиноидов там слишком мало, чтобы они могли причинить вред человеку, пчёлам и другим опылителям эти вещества в измеренных концентрациях вредят. Да и на иммунную систему позвоночных неоникотиноиды, говорят, тоже действуют. — A worldwide survey of neonicotinoids in honey, Nerve agents in honey.
• Физиология, психология, фармакология. Учёные показали наличие интересного нейрофизиологического механизма, обеспечивающего эффект ноцебо — явления, когда лекарство-«пустышка» вызывает отрицательные физиологические реакции. Авторы исследования научились делать функциональную МРТ для спинного и головного мозга одновременно. Оказалось, что кора больших полушарий влияет на восприятие боли нейронами спинного мозга, может снижать или обострять болевые ощущения. Если выдать испытуемым крем против зуда и сказать, что его побочный эффект — снижение болевого порога, те, кто получил «дорогой» вариант, чаще испытывают этот эффект в тестах с горячей поверхностью. В действительности в «дорогих» и «дешёвых» упаковках была одна и та же субстанция, не оказывающая никакого воздействия на здоровье. Проще говоря, плацебо. — Interactions between brain and spinal cord mediate value effects in nocebo hyperalgesia, Nocebo effects can make you feel pain.
• Микробиология, экология. Исследователи 26 лет изучали почву широколиственных лесов, растущих в умеренных зонах штата Массачусетс. Их интересовало, как меняется выделение углерода из почвы в зависимости от её температуры. Под одни пласты почвы подкладывали согревающие кабели, под другие — кабели, не подключенные ни к чему, а третьи вообще не трогали. Первые 10 лет из подогреваемых кабелями почв выделялось больше углерода (в виде углекислого газа). Затем с 11 по 17 год изучения углерод с подогретых почв «утекал» с такой же скоростью, как с контрольных. С 18 по 23 годы выделение углерода подогретыми почвами снова поднялось. Авторы объясняют это перестройкой микробного сообщества почв, вызванной изменением температуры. Судя по всему, основным источником углерода для почвенных бактерий после нагревания почвы стала служить растительная биомасса. — Long-term pattern and magnitude of soil carbon feedback to the climate system in a warming world, Microbial change in warming soils.
• Иммунология. Раньше считалось, что деятельность нейтрофилов мешает заживанию стерильных ранений — таких, в которых заведомо нет вирусов и бактерий. Теперь выяснили, что это не совсем так. Они «разбирают» повреждённые ткани. Раньше этого не замечали, потому что повреждения для стерильных ранений наносили ядами или неправильным питанием. В обсуждаемом исследовании печень мышей «ранили» — по-другому — избыточным нагреванием. Затем с помощью методик прижизненной визуализации увидели воочию, как нейтрофилы протискиваются к месту повреждения и уничтожают более не функционирующие сосуды. Выполнив свою работу, они, никому не мешая, подвергаются апоптозу. — Visualizing the function and fate of neutrophils in sterile injury and repair, Neutrophils take a round-trip.
• Клеточная биология. В делящихся клетках происходит перестройка множества органелл. При митозе за неё отвечает осциллятор с участием белков Cdk1 (циклин-зависимая киназа) и APC/C (комплекс стимуляции анафазы). Теперь выяснилось, что такой же осциллятор работает при реорганизации органелл и в неделящихся клетках. Это показали на примере многоресничных клеток из мозга мышей. Там он руководит главным образом перемещением и появлением новых центриолей и микротрубочек во время образования у этих клеток ресничек. — Calibrated mitotic oscillator drives motile ciliogenesis.
• Структурка. Следящие за научными новостями знают, что Нобелевскую премию по химии в этом году присудили за развитие методов криоэлектронной микроскопии. А статья в Science повествует о структуре фибрилл из бета-амилоида (фрагмент 1–42), уточнённой с помощью этого метода. Такая фибрилла состоит из двух переплетённых протофиламентов. Разрешение в этой работе — 4 ангстрема. — Fibril structure of amyloid-β(1—42) by cryo—electron microscopy, The molecular basis of Alzheimer’s plaques. биомолекула: Крупные подробности микроскопического мира: Нобелевская премия по химии 2017.
• Геномика, спецвыпуск. Сразу несколько обзорных статей посвящены секвенированию ДНК одиночных клеток. Исследования в этой области способны помочь и нейробиологии, и иммунологии, и много где ещё. — A Fantastic Voyage in Genomics, Single-cell epigenomics: Recording the past and predicting the future, Single-cell transcriptomics to explore the immune system in health and disease, The promise of spatial transcriptomics for neuroscience in the era of molecular cell typing.