Nature #573 (7772) + онлайны: древнейшие подвижные билатерии, вред от резистентных бактерий и влияние материнского витамина C на развитие плода

• Эпигенетика. За последние годы мы многое узнали о том, как метилирование ДНК влияет на дифференцировку и поддержание гомеостаза клеток. Однако большая часть накопленных данных касается метилирования активных генов и их промоторов, а вот про метилирование межгенных промежутков известно не так много. Авторы нового исследования показали, что для поддержания метилирования в межгенных промежутках эухроматина важны гистоновые метки H3K36me2, привлекающие ДНК-метилазу DNMT3A. — The histone mark H3K36me2 recruits DNMT3A and shapes the intergenic DNA methylation landscape. биомолекула: коллекция материалов по эпигенетике.
• Клеточная биология. Гематопоэтические стволовые клетки дают начало всем линиям клеток крови, а также, что не менее важно, новым гематопоэтическим стволовым клеткам. Поэтому гематопоэтическим стволовым клеткам нужно уметь делиться асимметрично, закладывая различия в клеточной судьбе у дочерних клеток. Новое исследование показало, что на эту асимметричность влияет наследование материнских органелл деградации — лизосом, аутофагосом и митофагосом. По их распределению между дочерними клетками можно было предсказать различия в будущем метаболизме и транскрипции у этих клеток, а также специализацию как самих дочерних клеток, так и их потомков. — Asymmetric lysosome inheritance predicts activation of haematopoietic stem cells. биомолекула: Чтобы клетка стала стволовой, ей должны достаться митохондрии поновее, Кем быть? Как гемопоэтическая стволовая клетка выбирает профессию.
• Биология развития, молекулярка. Хотя программа развития и прописана в геноме организма, на реализацию этой программы иногда могут влиять внешние условия. Интересный пример клеток зародышевой линии приводится в новом исследовании. Клетки зародышевой линии служат предшественниками половых клеток. В ходе эмбрионального развития с их ДНК удаляются метильные метки — как пассивно, за счет их разбавления при репликации генома, так и активно — за счет ферментов семейства TET. На активность ферментов TET влияют многие метаболиты — например, витамин C. Исследование показало, что у мышей уровень витамина C матери влияет на деметилирование ДНК и последующее развитие зародышевых клеток плода. Недостаток витамина C у матери не приводил к существенным нарушениям развития плода, но у плода развивалось меньше первичных половых клеток и снижалась плодовитость во взрослом состоянии. — Maternal vitamin C regulates reprogramming of DNA methylation and germline development.
• Микробиология. Резистентные бактерии — это покоящиеся клетки, толерантные к антибиотикам. Хотя сами эти клетки не делятся, но, как показало новое исследование, могут хранить и передавать другим клеткам плазмиды с генами устойчивости к антибиотику, способствуя распространению резистентности. — Salmonella persisters promote the spread of antibiotic resistance plasmids in the gut. биомолекула: Спецпроект по антибиотикорезистентности.
• Рак, клеточная биология. Эксперименты in vitro показали, что миграция опухолевых клеток обратно пропорциональна уровням E-кадгерина в них. Но при этом большинство линий рака груди активно экспрессируют E-кадгерин и в первичных опухолях, и в метастазах. Новое исследование разрешило это противоречие. Как оказалось, хотя утрата E-кадгерина и облегчает опухолевую инвазию, но при этом снижается выживаемость клеток из-за окислительного стресса и апоптоза. Так что E-кадгерин оказался необходимым для опухолевых клеток как фактор выживания, и особенно это критично при откреплении от соседних клеток и их распространении в организме. — E-cadherin is required for metastasis in multiple models of breast cancer.
• Структурка. Структурки РНК-зависимой РНК-полимеразы вирусов гриппа А — человеческого и птичьего — помогли ученым больше узнать о работе этих необычных ферментов. Например, стало известно, что в растворе этот фермент существует в форме димера гетеротримеров, а для репликации вирусной РНК требуется интерфейс димера. — Structures of influenza A virus RNA polymerase offer insight into viral genome replication.
• Структурка. Структурка полного сплайсосомного Е-комплекса дрожжей позволила восстановить самые ранние стадии сплайсинга. Комплекс собирается на экзоне, а его дальнейшая судьба зависит от длины экзона. Для достаточно длинных экзонов вместо образования обычной линейной мРНК может запуститься процесс образования циклической РНК. — A unified mechanism for intron and exon definition and back-splicing.
• Структурка. Ферменты семейства MLL размещают на гистонах метки H3K4, важные для регуляции транскрипции, дифференцировки и многих других процессов. При этом известно, что убиквитиновые модификации H2BK120ub1 помогают добавлению меток H3K4. Новые структурки показывают, как именно это происходит — убиквитин в составе модификации взаимодействует с регуляторным фактором RBBP5, связанным с ферментом MLL. Все это помогает правильно ориентировать фермент относительно нуклеосомы. — Structural basis of nucleosome recognition and modification by MLL methyltransferases.
• Палеонтология. Когда именно появились первые подвижные двусторонне-симметричные животные, до сих пор точно не было известно. Предполагалось, что инновация, скорее всего, произошла в позднем эдиакарском периоде, к которому относят множество следов движения животных. Однако для огромного большинства всех этих следов неизвестно, кто их оставил — это вполне мог быть кто-то, не обладавший двусторонней симметрией. И вот, наконец, нашлись останки древнего двусторонне-симметричного животного вместе с достаточно длинным следом, которым оно ползло перед смертью. Возраст останков оценивают в 551–539 миллионов лет, то есть, они относятся к позднему эдиакарскому периоду. Животное было сегментированным, и предположительно, родственным панартроподам или аннелидам. — Death march of a segmented and trilobate bilaterian elucidates early animal evolution.

Science #365 (6457) + онлайны: заселение Азии древними людьми, наблюдение за CRISPR в реальном времени и «камень-ножницы-бумага» для бактерий

• Экология. Извержения вулкана Килауэа на Гавайях неожиданным образом идут на пользу планктону окружающих вод. Как оказалось, лава подогревает глубокие слои воды, которые начинают двигаться вверх и несут планктону питательные вещества, скопившиеся на дне. — Volcano-stimulated marine photosynthesis, Kilauea lava fuels phytoplankton bloom in the North Pacific Ocean.
• Генетика. Новое исследование генетики древних людей затронуло первых жителей Южной и Центральной Азии. Оно было сделано на генетическом материале 500 человек, живших на этих территориях в последние 8000 лет. Для заселения Азии оказались важны миграция фермеров из ближнего востока, которая шла и в западном, и восточном направлениях, а также распространение людей, принадлежащих к культуре ямная, которые также распространялись и на запад, и на восток из региона к северу от Черного моря. — New middle chapter in the story of human evolution, The formation of human populations in South and Central Asia. биомолекула: Кто все эти люди?!
• Биоинженерия. Многие биоинженеры работают над добавлением микробам полезных для здоровья человека функций. Например, такие модифицированные микробы могут служить для диагностики болезней или синтеза лекарств. Но, к сожалению, бактериям часто выгодно избавиться от генов, кодирующих эти добавочные функции, поэтому в них быстро накапливаются мутации. Американские ученые предложили оригинальное решение проблемы — они создали три штамма бактерии, каждый из которых способен уничтожить один из других штаммов, как в игре «камень-ножницы-бумага». Синтетические гены с полезными функциями были во всех этих трех штаммах. Как только в одном штамме накапливались мутации, ломающие синтетические гены, в систему добавляли другой штамм, который убивал всех мутантов, и в котором эти гены были в порядке. — Engineering microbial peer pressure, Rock-paper-scissors: Engineered population dynamics increase genetic stability.
• Экология. Обнаружился еще один неочевидный механизм, через который изменения климата усложняют жизнь кораллам. Когда приходит время размножения, кораллам очень важно синхронно выбрасывать гаметы, чтобы они не растерялись в больших объемах морской воды. Чтобы определить время, когда нужно выбрасывать гаметы, кораллы ориентируются и на стимулы из окружающей среды. Как показали израильские ученые, у трех видов кораллов из пяти исследованных за последние четыре года по сравнению с историческими данными снизилась синхронность выброса гамет. Это снижает шансы оплодотворения и создает риск вымирания популяции. — Coral spawning, unsynchronized, Breakdown in spawning synchrony: A silent threat to coral persistence. биомолекула: Это страшное слово «дефаунизация».
• Структурка. У некоторых штаммов E. coli находят кластер генов clb, кодирующий синтез вторичного метаболита под названием колибактин. Ряд исследований показал связь наличия кластера clb с развитием колоректального рака. Колибактин было сложно выделить, и еще сложнее было определить его структуру, но теперь она, наконец, стала известна. Как оказалось, молекула содержит два циклопропановых кольца, которые могут раскрываться, когда к ним добавляется нуклеотид. За счет этого колибактин может образовывать сшивки ДНК. — Structure elucidation of colibactin and its DNA cross-links.
• Генетика. Обзор в новом выпуске Science посвящен трехмерной организации генома с упором на вариабельность пространственной организации между разными аллелями одного гена и между разными клетками одного организма. — Molecular basis and biological function of variability in spatial genome organization. биомолекула: Новый взгляд на геном: не просто цепочка генов, а трехмерная сеть, интегрирующая функциональные домены ядра.
• Молекулярка. В 2016 году в Science вышло исследование с очень оптимистичным результатом — оно показало, что у макак, зараженных вирусом иммунодефицита обезьян, удалось подавить развитие инфекции после терапии ART, благодаря использованию антител к интегринам α₄β₇. В новом выпуске Science вышло сразу три работы, которые ставят эти результаты под сомнение. В первой показали, что в оригинальной работе использовали не дикий вариант вируса, а вирус со стоп-кодоном в гене nef. Во втором исследовании антитела к интегринам попробовали использовать против более обычного патогенного вируса, и не получили выраженного результата. Наконец, в третьей работе попробовали бороться с тем же вирусом, что и в оригинальной работе, с помощью антител к интегринам, к которым добавили антитела к гликопротеинам оболочки вируса. Но и это не помогло остановить развитие инфекции. — Evaluation of an antibody to α₄β₇ in the control of SIVmac239-nef-stop infection, Lack of therapeutic efficacy of an antibody to α₄β₇ in SIVmac251-infected rhesus macaques, Blocking α₄β₇ integrin binding to SIV does not improve virologic control.
• Структурка. Рецепторы TRPM8 помогают чувствовать холод, а также ответственны за развитие патологической гиперчувствительности к холоду. Как оказалось, лиганд-связывающий канал этого рецептора открыт для молекул с достаточно разнообразными структурами. — Structural insights into TRPM8 inhibition and desensitization.
• Молекулярка. Наконец-то ученые смогут в реальном времени пронаблюдать, чем занимаются их CRISPR-системы. С помощью новой методики флюоресцентной гибридизации LiveFISH в живых клетках можно увидеть движения двухцепочеценых разрывов, внесенных в ДНК CRISPR, а также последующие хромосомные транслокации. — CRISPR-mediated live imaging of genome editing and transcription.
• Биоинженерия. Еще один обзор, опубликованный онлайн, рассказывает о генетических особенностях основных сельскохозяйственных культур растений. Авторы пишут, что эти растения стали особенно продуктивными благодаря мутациям в генах гормональных систем флоригена и гибберелинов, регулирующих цветение и относительный рост частей растения. Авторы призывают исследовать больше мутаций генов этих систем, поскольку там могут найтись еще более удачные для сельского хозяйства варианты. — Revolutions in agriculture chart a course for targeted breeding of old and new crops.
• Генетика, биология развития. Американские ученые исследовали транскриптомы 80000 единичных клеток эмбрионов нематод C. elegans, и нашли много интересных закономерностей. Например, они увидели, как клетки из разных линий, которые дали начало анатомически сходным клеткам, в итоге приходят к сходным транскриптомным состояниям. — A lineage-resolved molecular atlas of C. elegans embryogenesis at single-cell resolution.