Nature #549 (7671) + онлайны: бледный шар для кокаина, материнский микробиом против аутизма, геном орхидных

• Иммунология, нейронауки. Очередной занятный пример связи нервной и иммунной систем. Врождённые лимфоидные клетки второго типа (type 2 innate lymphoid cells, ILC2), с одной стороны, поддерживают гомеостаз слизистых дыхательных путей, а с другой — участвуют в проявлении воспаления при аллергической астме. Выяснилось, какое вещество позволяет ILC2 управлять столь разными процессами. Это нейропептид нейромедин U (NMU). Действуя на соответствующие рецепторы на врождённых лимфоидных клетках второго типа, он «заставляет» их запускать воспалительные реакции. — The neuropeptide NMU amplifies ILC2-driven allergic lung inflammation. биомолекула: Взаимодействие нервной и иммунной систем: предпосылки новой терапии.
• Микробиология, нейробиология. Перенесённые во время беременности инфекции нередко нарушают развитие нервной системы плода. В частности, они повышают вероятность расстройств аутистического спектра. Как выяснилось теперь, связано это с микробиомом матери. Во время болезни его состав изменяется, как и активность ряда бактерий в нём. У мышей некоторые микроорганизмы-комменсалы индуцируют Т-хелперы 17 типа (TH17), выделяющие интерлейкин 17а (IL-17a). Это вещество в больших концентрациях нарушает развитие коры больших полушарий. Интересно, что эти нарушения можно частично обратить, если снизить активность нейронов в дисгранулярной зоне первичной соматосенсорной коры (dysgranular zone of the primary somatosensory cortex, S1DZ). — Neuroscience: Mum’s bacteria linked to baby’s behaviour, Maternal gut bacteria promote neurodevelopmental abnormalities in mouse offspring, Reversing behavioural abnormalities in mice exposed to maternal inflammation. биомолекула: Зоопарк в моем животе.
• Структурка. С помощью криоэлектронной микроскопии выявили структуру фактора транскрипции IIH у человека. Он нужен в том числе для эксцизионной репарации нуклеотидов и состоит из десяти субъединиц. Нарушение строения некоторых из них приводит к пигментной ксеродерме, синдрому Кокейна и другим наследственным заболеваниям. — The cryo-electron microscopy structure of human transcription factor IIH.
• Молекулярная эволюция. Эволюционируют не только виды и отдельные организмы, но и молекулы. Глубокий анализ мутаций в гене одного фактора транскрипции и реконструкция «древнего облика» этого белка показали, что молекула может выполнять одну и ту же функцию несколькими способами, но, говоря вольным языком, эволюция выбирает из них какой-то один и использует именно его. — Alternative evolutionary histories in the sequence space of an ancient protein.
• Геномика, растения. Орхидных очень много, 10% от всех известных видов покрытосеменных растений. Встречаются они в том или ином виде почти повсеместно. В их генах наверняка есть часть ответа на вопрос, как орхидные стали такими эволюционно успешными. Поэтому в новом Nature представлен черновой вариант генома одной из апостасий — Apostasia shenzhenica. Он несёт в себе подтверждения, что геном орхидных удвоился незадолго до отделения этой группы от предковой с рядом других растений. Кроме того, исследователи выявили в ДНК апостасии целые новые семейства генов, функции которых ещё только предстоит уточнить. — The Apostasia genome and the evolution of orchids.
• Нейробиология. Долговременная потенциация (long-term potentiation, LTP) — понятие растяжимое. Есть поздняя LTP, которая держится около суток, а есть ранняя, возникающая уже через час после потенциирующего воздействия. Во всех случаях LTP проявляется как увеличение амплитуды ответа нейрона (постсинаптического потенциала) на приходящие на него сигналы, в том числе очень слабые. Про позднюю LTP известно, что по крайней мере в гиппокампе её обеспечивает увеличение числа рецепторов к глутамату (AMPA) на мембране нейронов. Но теперь выяснилось, что оно происходит и при ранней долговременной потенциации. При этом важно, чтобы AMPA-рецепторы перемещались по поверхности клеток гиппокампа так называемой латеральной диффузией. Если их зафиксировать на месте, способность к обучению у животных существенно снижается. — Hippocampal LTP and contextual learning require surface diffusion of AMPA receptors.
• Нейробиология, методы. Вирус бешенства, заражая животное, проникает в его нервную систему: нейроны захватывают его эндоцитозом. Это даёт возможность использовать такой вирус для трассировки (отслеживания) нервных путей, связей одних нейронов с другими. В результате одной такой трассировки выяснилось, что в развитии кокаиновой зависимости наряду с вентральной тегментальной областью (VTA) участвует наружная часть бледного шара (GPe). Кокаин повышал активность нейронов GPe, а те растормаживали домафинэргические клетки VTA. Такая функция для этого базального ганглия была установлена впервые. В числе авторов статьи один из наиболее выдающихся разработчиков и популяризаторов метода оптогенетики Карл Дайссерот. — Rabies screen reveals GPe control of cocaine-triggered plasticity.
• Механизмы реакций, энзимология. В одной из статей Nature рассказывается, как кофактор SAM (S-аденозил-L-метионин) влияет на ход перициклических реакций, имеющих место при биосинтезе ряда веществ. Авторы рассматривают случай, когда зависимый от SAM фермент LepI катализирует стереоселективное дегидрирование, результат которого — образование дигидропирана. — SAM-dependent enzyme-catalysed pericyclic reactions in natural product biosynthesis.
• Молекулярка, иммунология. Cинтаза 2´-3´-циклического ГМФ-АМФ, она же cGAS, реагирует на присутствие двуцепочечной ДНК в цитоплазме клетки: велик шанс, что эта ДНК вирусная или бактериальная. Теперь выяснилось, как именно cGAS обнаруживает такую ДНК: она связывается преимущественно со структурами, похожими на нуклеоиды, и с согнутой в U-форму ДНК. — cGAS senses long and HMGB/TFAM-bound U-turn DNA by forming protein—DNA ladders, биомолекула: Троянский конь против ахейцев, или Как вирусы выдают иммунитету сами себя.

Science #357 (6356) + онлайны: экспрессия генов во время митоза, бактерии против химиотерапии, светящийся «от природы» хлопок

• Клеточная биология. Во время митоза хромосомы сконденсированы, и, казалось бы, никакой экспрессии генов на них идти не может. Но возникает вопрос: как дочерние клетки тогда «понимают», какой профиль экспрессии генов был у их предшественниц? ПЦР в реальном времени, РНК-FISH и некоторые другие методы показали: во время митоза ряд генов всё-таки экспрессируется, просто очень-очень слабо. Сразу после окончания митоза интенсивность этого процесса многократно повышается. — Mitotic transcription and waves of gene reactivation during mitotic exit. биомолекула: Половая жизнь хроматина.
• Молекулярка. Топоизомераза 2 типа распутывает супервитки ДНК, в ходе чего образуют с дезоксирибноуклеиновой кислотой ковалентные связи. Эти связи целенаправленно закрепляют некоторые противораковые лекарства. Чтобы такого не происходило, нужна SUMO-лигаза ZATT (ZNF451). Она, как выяснилось, служит многоцелевым фактором репарации ДНК. — ZATT (ZNF451)—mediated resolution of topoisomerase 2 DNA-protein cross-links.
• Молекулярка, стволовые клетки, рак. В этой статье есть всё, что мы любим: CRISPR, стволовые клетки человека, борьба с раком. Из человеческих стволовых клеток создали органоиды (подобие мини-органов) прямой кишки, а заодно удалили из них с помощью CRISPR гены, кодирующие средства репарации (в частности, MLH1 и NTHL1). После этого проанализировали полногеномным секвенированием, какие мутации при этом появляются и в каком порядке. В таких клетках обнаружили «сигнатуру 30», характерную для клеток злокачественных опухолей груди. — Use of CRISPR-modified human stem cell organoids to study the origin of mutational signatures in cancer.
• Биотехнологии. В ткань для одежды можно добавлять красители или другие нужные вещества, но во время стирок и прочих механо-химических воздействий они будут вымываться. Решение этой проблемы создали по крайней мере для хлопка. К молекулам глюкозы, из которых клетки хлопчатника строят целлюлозу, попробовали добавить флуорофоры. Полученный хлопок выглядит жёлтым при обычном освещении, а в темноте, как и положено, флуоресцирует. Правда, уже после выхода статьи выяснилось, что в некоторых подписях к рисункам в дополнительных материалах есть опечатки, но авторы отмечают, что уже исправляют их. — Biological fabrication of cellulose fibers with tailored properties.
• Нейробиология. На этой неделе Карл Дайссерот «засветился» не только в Nature, но и в Science, притом с работами по совершенно разным темам. Здесь его команда выяснила, какие конкретно нейроны в медиальном преоптическом ядре гипоталамуса (MnPO) отвечают за интенсивность проявления жажды, анализируя, сколько было выпито воды за последнее время. (Только надо помнить, что MnPO — это только часть «центра жажды».) Конечно, они сделали это с помощью оптогенетической стимуляции. — Thirst-associated preoptic neurons encode an aversive motivational drive, Neurons that drive and quench thirst. биомолекула: Светлая голова.
• Биотехнологии, нанотехнологии. ДНК-робота, состоящего из трёх функциональных доменов, научили различать два типа молекулярных грузов и транспортировать их по поверхности ДНК-оригами. Дополнительной энергии для его работы не требуется. — A cargo-sorting DNA robot, DNA robots sort as they walk, биомолекула: ДНК-оригами: путь от гравюры до нанороботов длиной в 30 лет.
• Биотехнологии. А вот ещё одна статья про необычные применения дезоксирибонуклеиновой кислоты. Гидрогели, в составе которых присутствуют одноцепочечные ДНК, при действии на них светом могут «расползаться» в стороны за счёт контролируемого изменения формы соответствующих молекул. Это может быть нужно для конструирования «мягких» роботов. — DNA sequence—directed shape change of photopatterned hydrogels via high-degree swelling.
• Микробиология, рак. Устойчивость ряда опухолей к химиотерапии может объясняться тем, что их населяют бактерии, перерабатывающие соответствующие лекарства. Видимо, именно так происходит в случае протоковой аденокарциномы поджелудочной железы, Gammaproteobacteria и гемцитабина. Хорошо, что такую резистентность можно в ряде случаев преодолеть антибиотиками. — Potential role of intratumor bacteria in mediating tumor resistance to the chemotherapeutic drug gemcitabine.
• Антропология, генетика. Исследовали гены аутосом нескольких жителей Папуа-Новой Гвинеи и пришли к выводу, что у тамошних жителей 10–20 тысяч лет назад произошло резкое разделение на обитателей равнин и возвышенностей. Это кое-что говорит о времени появления у новогвинейцев земледелия (видимо, оно случилось как раз в этот временной промежуток), а также о происхождении их языков. — A Neolithic expansion, but strong genetic structure, in the independent history of New Guinea.