Нейронаука

• При нейродегенеративных заболеваниях часто нарушаются непроизвольные функции, называемые вегетативными. Это могут быть сбои в сердечно-сосудистой системе, перистальтике кишечника или, например, терморегуляции (тот случай, когда летом пациент «во сто шуб одет»). Всё, конечно, зависит от конкретного заболевания. «Подпись» болезни из свойственных ей нарушений складывается из специфики поражения нервов и регулирующих центров в мозге. Нейроны автономной нервной системы покрыты недостаточным количеством миелина и представляют собой мишень для распространения патологических белковых агрегатов, которые ведут себя подобно прионам, «заражая» нормальные белки неправильной конформацией. А еще есть области в коре головного мозга, где интегрируется информация о внутреннем состоянии организма, и они также могут пересекаться с регионами распространения патологических белков. Авторы обзора описывают, как свойства нейронов, регулирующих вегетативные функции, делают их более уязвимыми для прионного распространения патологического белка и последующей нейродегенерации. — Autonomic dysfunction in neurodegenerative disease, «Биомолекула»: «Нейродегенерации, или Массовые вымирания нейронов».
• Метаболизм жиров имеет основополагающее значение для поддержания клеточного гомеостаза, особенно в ЦНС, которая ими чрезвычайно богата. Оболочка каждой клетки — это липиды, но и «обмотка» миллиардов и миллиардов аксонов это тоже липиды. Все больше доказательств свидетельствует о важности ремоделирования и переноса липидов внутри и между глиальными клетками и нейронами. Сложный ландшафт процессов, вовлеченных в липидный метаболизм и межклеточный перенос в ЦНС описывается в новом обзоре. Авторами выделены ключевые пути опосредующие биогенез и распад липидов (и липидных капель), их окисление, метаболизм фосфолипидов, а также перенос липидов между клетками, опосредованный липопротеинами, внеклеточными везикулами и туннелирующими нанотрубками. Также уделено внимание тому, как нарушение регуляции всех этих путей способствует возникновению и прогрессированию нейродегенеративных заболеваний и как воздействие окружающей среды, диеты и образа жизни изменяет липидный метаболизм ЦНС. — Lipid metabolism, remodelling and intercellular transfer in the CNS, «Биомолекула»: «Липидный фундамент жизни», «Ликбез по ЦНС».

Неврология

• Обычно мы представляем себе общение нервных клеток как электрохимическую передачу через синапс, но этим все варианты не ограничиваются. Нейроны образуют внеклеточные везикулы, которыми обмениваются друг с другом и которые, кроме того, могут проникать через гематоэнцефалический барьер в обоих направлениях. Каждая везикула — это своеобразный «слепок» нейрона, ее отправившего, а следовательно, анализ таких межклеточных посылок может дать ценную информацию об их состоянии. Авторы обзора демонстрируют потенциальную ценность внеклеточных везикул не только для понимания различных патологий мозга, но и в качестве модельных систем и биомаркеров в клинических исследованиях. Также авторы обсуждают, как содержимое и физико-химические свойства естественных и специально разработанных внеклеточных везикул могут быть использованы для разработки новых методов лечения и средств доставки лекарств, что может обещать прорыв в нейротерапии. — Extracellular vesicles: translational research and applications in neurology, «Биомолекула»: «Влияние бактериальных внеклеточных везикул на ней­ро­де­ге­не­ра­тив­ные заболевания».
• На сегодняшний день имеется немало работ, связывающих изменения в микроархитектуре сна с эпилептическими припадками (и гораздо меньше тех, что касаются макроархитектуры). Важно и то, что эпиилептиформная активность во сне влияет на память и обучение. Медленноволновой сон особенно тесно связан с частотой эпилептиформных разрядов, но природа этой связи еще толком не выяснена. Возможно, ритмичность самой молекулярной машинерии мозга может предложить объяснение периодичности эпилептических припадков. В обзоре подробно обсуждается связь между эпилепсией и сном на уровне отдельных клеток, нервных сетей и целой системы и рассматриваются механистические основы этих связей. Авторы также обсуждают клиническую значимость этих связей, поскольку лучшее понимание механизмов, управляющих взаимодействием между эпилепсией и сном, может направить дальнейшие исследования и разработку новых подходов к лечению эпилепсии. — Mechanistic insights into the interaction between epilepsy and sleep, «Биомолекула»: Калиевые каналы как перспективное средство для генной терапии эпилепсии».

Разработка лекарств

• Каждая органелла в клетке может быть утилизирована своим особым, неповторимым способом. Есть лизофагия, есть ЭПР-фагия, или, например, гольджифагия. Логично, что и митохондрии подвергаются своей митофагии. Это нормально, когда митохондрии элиминируются. Так бывает при созревании эритроцитов и кардиомиоцитов (им митохондрии не нужны для функционирования), формировании зиготы (будущему зародышу не нужны митохондрии отца, их достаточно в яйцеклетке матери). Но бывает, что митохондрии повреждаются и испускают различные сигналы, свидетельствующие, что с органеллами не всё в порядке, но что-то идет не так, и дефектные структуры не удаляются, а вместо этого заполняют клетку активными формами кислорода. Нарушение митофагии является характерной чертой многих нейродегенеративных заболеваний, поэтому подходы, нацеленные на ее усиление, обладают большим потенциалом для нейротерапии. В обзоре подробно рассказывается про роль митофагии при нейродегенерации и о клинических подходах с применением малых молекул, призванных усилить разрушение дефектных органелл и облегчить течение заболеваний. — Targeting mitophagy in neurodegenerative diseases, «Биомолекула»: «Аутофагия, протофагия и остальные», «Тайная жизнь митохондрий».

Молекулярная и клеточная биология

• Итальянские ученые подробно рассматривают, как устроен транспорт внутри жгутиков, как за счет движения белков внутрь и из жгутиков формируется жгутиковый протеом. Сам процесс транспорта осуществляют два белковых комплекса — ITF-A и ITF-B (от intraflagellar transport), которые «передают» грузы в руки клеточных моторных белков — кинезинов и динеинов. Обзор посвящен деталям работы ITF на всех этапах. — The intraflagellar transport cycle.
• В эндоплазматическом ретикулуме (ЭПР) происходит фолдинг и сборка белков, которые предназначены для трансмембранной локализации или секреции. Однако иногда в процессе укладки происходят сбои, и запускается особая клеточная реакция — ответ на неуложенные белки (unfolded protein response, UPR). По сути, UPR представляет собой систему распознавания угрозы и передачи биологических сигналов, которые перестраивают биосинтез в ЭПР сообразно текущим условиям. У многоклеточных животных UPR может даже запустить программируемую клеточную гибель. В новом обзоре детально обсуждается работа UPR и его роль в поддержании гомеостаза, в том числе при различных заболеваниях. — Homeostasis control in health and disease by the unfolded protein response, «Биомолекула»: «Проблема фолдинга белка».
• Ученые из Китая и США рассматривают очень популярную концепцию — регуляцию транскрипции при помощи формирования биомолекулярных конденсатов. Молекулы РНК-полимеразы II в комплексе со вспомогательными белками формируют комплексы, которые потом объединяются в конденсаты. Регуляция транскрипции через формирование конденсатов нашла широкое применение у живых организмов, в частности, в ходе развития и при адаптации к условиям окружающей среды. — Transcription regulation by biomolecular condensates.
• МикроРНК — обширный класс малых некодирующих РНК, которые комплементарно связываются с мРНК и блокируют трансляцию. Базовые сведения о биогенезе и функционировании микроРНК известны давно, но последние исследования проливают свет на новые аспекты биогенеза этих РНК, и именно этому и посвящен новый обзор. Авторы обзора детальнейшим образом рассматривают биогенез микроРНК у многоклеточных животных, обсуждают роль факторов созревания. Также в обзоре рассматриваются механизмы недавно описанного кластеризованного процессинга микроРНК, распознавания мишени и вызванного связыванием с микроРНК ее разрушения. — The biogenesis and regulation of animal microRNAs, «Биомолекула»: «МикроРНК с огромным влиянием — за что вручили Нобелевскую премию по медицине (2024)».
• Новый обзор представляет собой гид по малым некодирующим РНК, в котором рассматриваются их функции и биогенез. Авторы подразделяют малые некодирующие РНК на структурные и регуляторные. Структурные РНК экспрессируются активно и повсеместно, участвуют в созревании пре-мРНК, модификации рРНК и трансляции. Регуляторные же экспрессируются на особых стадиях развития, тканях и клетках, чтобы обеспечивать тонкую регуляции экспрессии генов-мишеней. В рамках обзора рассматриваются структурные РНК, включая тРНК, малые ядерные и малые ядрышковые РНК, vault РНК и Y-РНК, а также регуляторные РНК, среди которых микроРНК, эндогенные малые интерферирующие РНК и piРНК. — A guide to the biogenesis and functions of endogenous small non-coding RNAs in animals.

Генетика

• В последнее десятилетие кольцевые РНК (circRNA, молекулы РНК, ковалентно замкнутые в кольцо) привлекают не только ученых, но и медиков, которые надеются использовать circRNA как биомаркеры и в РНК-терапии. По сравнению с мРНК, кольцевые РНК отличаются повышенной стабильностью и более подходящим иммунологическим профилем. В новом обзоре обсуждаются перспективы использования кольцевых РНК в медицине. — The therapeutic potential of circular RNAs, «Биомолекула»: «Власть колец: всемогущие кольцевые РНК».
• Ученые из Медицинской школы при Йельском университете подробнейшим образом рассматривают события, происходящие вскоре после оплодотворения, а именно репрограммирование полученной от яйцеклетки цитоплазмы и хроматина, которое необходимо для активации генома зиготы. Такое репрограммирование происходит у всех многоклеточных животных. Авторы работы также отдельно рассмотрели изучение репрограммирования с помощью новых технологических подходов. — The maternal-to-zygotic transition: reprogramming of the cytoplasm and nucleus.
• Исследователи из Швейцарии и Германии посвятили свой обзор растительным рецепторам распознавания паттернов, которые составляют основу растительного иммунитета. Авторы обобщили данные по эволюции рецепторов, триггерах, на которые они реагируют, идентификации комплексов рецепторов с лигандами; кроме того, были рассмотрены последние достижения в предсказании структуры обсуждаемых рецепторов. — Plant pattern recognition receptors: from evolutionary insight to engineering.

Иммунология

• Ученые из Австрии и Италии подробно рассмотрели адипокины — физиологически активные молекулы, которые выделяет жировая ткань. К адипокинам относят гормоны адипонектин и лектин, а также некоторые цитокины — фактор некроза опухоли и IL-1β. При ожирении адипокины продуцируют не только жировые клетки, но и инфильтрующие жировую ткань лейкоциты. Адипокины играют важную роль в работе иммунной системы и лежат в основе метаболического воспаления, которое связано с развитием многих метаболических заболеваний. В обзоре рассматривается роль адипокинов в развитии метаболического воспаления у человека и мыши. — Adipokines: masterminds of metabolic inflammation.
• Метаболизм аргинина и работа аргиназ имеют огромное значение для иммунных клеток, и нарушения в них приводят к различным заболеваниям, в том числе злокачественным. Авторы нового обзора рассматривают, какова роль метаболизма аргинина и аргиназ в разных типах иммунных клеток, как она влияет на их функции. Кроме того, обсуждаются различия по этим параметрам между человеком и грызунами. — The roles of arginases and arginine in immunity.

Медицина

Растительная диета на страже здоровья

Обзор посвящен влиянию растительных диет на мочевыделительную систему. Авторы проанализировали данные клинических и эпидемиологических исследований, которые показывают, что питание с преобладанием растительных продуктов связано с более низким риском рака простаты, доброкачественной гиперплазии предстательной железы, мочекаменной болезни и эректильной дисфункции. Также ученые обсуждают возможные положительные эффекты таких диет при раке почек и мочевого пузыря. Отдельно в обзоре подчеркнута польза растительной диеты для здоровья в целом и ее вклад в охрану окружающей среды и борьбу с устойчивостью к антибиотикам. — Plant-based diets and urological health, «Биомолекула»: «Диета для почки: защита при патологии».

Вклад редких генетических вариантов в развитие болезни Альцгеймера

Обзор посвящен роли редких генетических вариантов в развитии болезни Альцгеймера (БА). Авторы обобщают данные последних исследований, показавших, что редкие мутации в ряде генов (например, TREM2, ABCA7, SORL1) могут значительно повлиять на риск БА и помогают объяснить часть ее наследуемости, остававшейся ранее неясной. Ученые рассматривают влияние этих вариантов на индивидуальном и популяционном уровнях. Также авторы исследования провели анализ вклада изученных мутаций в развитие болезни и оценили потенциал разработки новых подходов к терапии. Отдельное ученые уделили внимание перспективам раннего генетического тестирования и персонализированной медицины для прогнозирования и профилактики БА. — The impact of rare genetic variants on Alzheimer disease, «Биомолекула»: «Болезнь Альцгеймера: ген, от которого я без ума».

Мужское и женское в метаболизме скелетных мышц

Обзор посвящен гендерным различиям в метаболизме скелетных мышц, особенно в контексте физических нагрузок и сахарного диабета 2 типа. Авторы подчеркивают, что мужчины и женщины по-разному реагируют на физические нагрузки и развитие метаболических нарушений, однако женщин всё еще недостаточно часто включают в исследования этой области. Ученые рассматривают современные данные о молекулярных механизмах этих различий, их влиянии на здоровье и старение, а также на эффективность профилактики и терапии метаболических заболеваний. Отдельное внимание уделяют необходимости балансировать выборки по полу и учитывать эти различия в рамках прецизионной медицины. — Sex differences in skeletal muscle metabolism in exercise and type 2 diabetes mellitus.

Роль биобанков в развитии персонализированной медицины

Обзор посвящен роли биобанков — крупных хранилищ биообразцов и медицинских данных — в развитии персонализированной медицины и глобального здравоохранения. Авторы описывают, как биобанки обеспечивают исследователей масштабными данными для изучения генетических и эпидемиологических факторов болезней, разработки персонализированных методов лечения и оценки генетических рисков. Особое внимание ученые уделяют дисбалансу в составе современных биобанков, где непропорционально представлены люди европейского происхождения, и обсуждают инициативы по диверсификации этих данных. Обзор подчеркивает значение биобанков для будущих фармакогенетических исследований, оценки редких генетических вариантов и внедрения персонализированного подхода в медицину разных стран и сообществ. — Biobanking with genetics shapes precision medicine and global health, «Биомолекула»: «Пер­со­на­ли­зи­ро­ван­ная медицина».

Биомиметики в регенеративной инженерии

В обзоре авторы рассматривают роль биомиметических электроактивных материалов и устройств в регенеративной инженерии. Авторы подчеркивают значение электрических сигналов в физиологии человека и их влияние на процессы восстановления тканей. Электроактивные материалы, способные преобразовывать механические или другие физические стимулы в электрические сигналы, открывают новые возможности для создания автономных, биосовместимых и биодеградируемых устройств для стимуляции регенерации костной, нервной, мышечной, кожной и других тканей. В обзоре охвачены проводящие, пьезоэлектрические материалы и материалы, обладающие трибоэлектрическим эффектом, инженерные подходы к проектированию устройств на их основе, а также механизмы их терапевтического воздействия. Авторы обсуждают ключевые вызовы, включая вопросы безопасности, стандартизации и клинического внедрения, и подчеркивают необходимость системного подхода при разработке персонализированных регенеративных технологий. — Biomimetic electroactive materials and devices for regenerative engineering, «Биомолекула»: «Биомиметические наночастицы: как природа помогает доставлять лекарства»