https://www.dia-m.ru/catalog/reactive/?utm_source=biomol&utm_campaign=up-baner#reactive-order
Подписаться
Оглавление
Биомолекула

Галопом по обзорам:
зимний марафон 2022

Галопом по обзорам:
зимний марафон 2022

  • 231
  • 0,0
  • 0
  • 0
Добавить в избранное print
Дайджест

Барбос Микробкин обожает узнавать новое и читать обзоры. Присоединяйтесь и вы!

Вас ждет увлекательная прогулка по обзорным статьям, которые успели выйти за три зимних месяца в журналах серии Nature Reviews. Генетика, молекулярная биология, экология, микробиология, физиология и болезни человека, науки о Земле — всё это, и даже больше, мы собрали и рассказали для вас.

Для удобства чтения обзор разделен на три части.
Из первой части вы узнаете об экосистемах, изменении климата и новостях мокрой биологии: влиянии РНК на клетки, мишенях против SARS-CoV-2, CRISPR для задач геномики и для борьбы с насекомыми, а также многому другому.
Вторая часть посвящена мозгу, успехам эндокринологии, новым биоматериалам и исследованию рака.
Третья часть расскажет о новостях из мира молекулярной и клеточной биологии, инфекционных заболеваниях, работе иммунитета и метастазировании раковых клеток.

Приятного чтения!

Часть 1:
засуха и льды, мишени против SARS-CoV-2, омиксные технологии, электричество в живом

Экология, науки о Земле

Мокрая биология

Молекулярная биология

  • мРНК. Экспрессия генов у эукариот может регулироваться различными способами. В этом обзоре рассказывается об одном из них — влиянии поли(А)-хвоста на стабильность мРНК в цитоплазме и на ее трансляцию. Если заинтересовала эта тема — более подробно, в деталях и с примерами, а также с обсуждением, что будет дальше, можно прочитать в статье Roles of mRNA poly(A) tails in regulation of eukaryotic gene expression.
  • Вопросы пола. А следующий обзор посвящен тому, как все-таки половые клетки (точнее — их эпигеном) могут изменяться под воздействием РНК из соматических клеток. Не всё так просто в этой области, но очень захватывающе! — Soma-to-germline RNA communication, «Биомолекула»: «Половая жизнь хроматина».
  • Стресс у растений. Несмотря на то, что растения внешне особенно заметно не взаимодействуют с окружающей средой, как животные, они всё равно реагируют — например, на внешние раздражители. В обзоре собрано текущее понимание молекулярных механизмов, которые лежат в основе реагирования на абиотические стрессы. Эти знания могут быть использованы для того, чтобы повышать устойчивость сельскохозяйственных культур. — Abiotic stress responses in plants, «Биомолекула»: «Что „чувствуют“ растения».
  • Изменения эпигенома растений. Эпигенетические модификации не постоянны внутри растительных клеток и могут изменяться по мере развития растения или в ответ на внешние факторы. Динамике изменений эпигенома, тому, что полезного такие изменения приносят растению, и посвящен обзор. — Epigenome plasticity in plants, «Биомолекула»: спецпроект «Эпигенетика».
  • SARS-CoV-2 в клетках. Подробная картина того, как взаимодействует S-белок коронавируса SARS-CoV-2 и рецептор ACE2 рассмотрена в данном обзоре. — Mechanisms of SARS-CoV-2 entry into cells, «Биомолекула»: Под шипами: омиксные технологии помогают понять молекулярные механизмы патогенности SARS-CoV-2 и SARS-CoV.
  • Мишени для коронавируса. Недавние исследования улучшили наше понимание трансляции, репликации и транскрипции РНК коронавируса SARS-CoV-2, благодаря чему были предложены новые мишени для борьбы с данным вирусом. — Structures and functions of coronavirus replication–transcription complexes and their relevance for SARS-CoV-2 drug design.

Генетика

Микробиология

Медицина

  • Рак желудка. Всё новое, что известно о геномике (то есть учитываются и мутации в белок-кодирующих генах, и некодирующей части генома) и эпигеномике рака желудка, а также влиянии «среды» на развитие заболевания, собрано в данном обзоре. — Mapping the genomic diaspora of gastric cancer.
  • ЖКТ, опухоли. А в этой статье рассмотрено то, как эволюционируют опухолевые клетки при синдроме Баретта, и как это знание можно использовать в диагностике и лечении. — Evolutionary dynamics in Barrett oesophagus: implications for surveillance, risk stratification and therapy.
  • Ожирение. Моногенные и полигенные причины формирования излишних жировых отложений (которое обычно называют ожирением), использование этих знаний в лечении и предсказании риска развития этого заболевания обсуждаются в обзоре. — The genetics of obesity: from discovery to biology, «Биомолекула»: «В ооцитах мышей с ожирением нарушается работа митохондрий», «Полюби свои жировые клетки!».
  • Порок сердца. Известно более 400 генов, мутации в которых могут влиять на развитие врожденного порока сердца, но также есть и мутации в некодирующей области, например, в энхансерах. Авторы рассказывают о том, что известно на данный момент, какие есть ограничения в знаниях — так, примерно в половине случаев всё равно нельзя точно указать причину возникновения заболевания. А также в обзоре говорится о перспективных направлениях в развитии лучшего понимания данной темы. — Genomic frontiers in congenital heart disease, «Биомолекула»: «Спасти сердце и не потерять разум», «Молекулярные часы нашего сердца».
  • Кольцевые РНК. Уже было показано, что кольцевые РНК участвуют в развитии заболеваний почек, осложнений в работе сердечно-сосудистой системы (при осложнении хронических заболеваний почек) и в раке почек. В этом обзоре подробно раскрывается роль кольцевых РНК в этом всем, а также обсуждается потенциал использования их в качестве мишеней для лечения и маркеров в диагностике заболеваний. — Circular RNAs in kidney disease and cancer, «Биомолекула»: «Знакомые незнакомцы: внехромосомные кольцевые ДНК», «Власть колец: всемогущие кольцевые РНК».
  • Физическая активность. Этот обзор рассказывает о том, почему физическая активность полезна для человека, как она изменялась в процессе эволюции нашего вида. Читателя ждет рассказ о GWAS исследованиях выносливости при физической активности у человека и проверка результатов на мышах; вовлеченность митохондрий в это; дополнительные исследования, в том числе с использованием различных «-омик», на предмет поиска причин выносливости (или отсутствия таковой); заболевания, вызванные отсутствием необходимой физической активности, и многое другое. — The genetics of human performance.
  • Кардиология. А здесь собраны вместе основные научные работы, в которых была показана роль энхансеров в регуляции экспрессии генов в сердце, в норме и патологии. В обзоре не просто перечисляются работы; авторы начали с основ и рассказали об энхансерах, о методах изучения регуляторных элементов (этому посвящен Box 2, а также Tabe 1 со сравнением методов). Некоторые вводные части из обзора могут быть полезны как общая информация о регуляторных элементах и их роли, а в Box 1 рассказывается вдобавок о промоторах, сайленсерах и инсуляторах. Также авторы рассуждают о том, как понимание регуляции может помочь в лечении заболеваний сердца. — Genomic enhancers in cardiac development and disease, «Биомолекула»: «Энхансеры транскрибируются раньше других генетических элементов в ходе клеточных ответов».
  • Питание, старение. В этом обзоре обсуждается потенциальная геропротекторная роль у довольно простой деятельности (точнее — ее отсутствия) — ограничения в питании. Авторы обсуждают это для грызунов, приматов и, в том числе, для человека. — Molecular mechanisms of dietary restriction promoting health and longevity, «Биомолекула»: «„Солнечный“ витамин в другом свете: новые исследования терапевтических свойств витамина D», «Рыба жизни. Когда не только геном определяет продолжительность жизни», «Воздействие на апелинергическую систему как перспективное направление биофармацевтики», «Таблетка от несуществующей болезни», «Старение: остановить нельзя смириться».
  • Мутации, болезни почек. Заболевания почек в данном обзоре рассмотрены с точки зрения эволюции. Авторы обсуждают данные древних геномов; то, как миграция популяций человека могла влиять на современный спектр заболеваний, связанных с почками, как факторы окружающей среды могли повлиять на эволюционную генетику и адаптацию касательно работы почек. Важно заметить, что некоторые из мутаций, которые закрепились в популяции, могут быть полезными для одного признака, а вредны для другого. И здесь, в случае если они закрепились, получается, что польза сильнее причиняемого ими вреда. С этой точки зрения так же рассматриваются и заболевания почек. — Evolutionary genetics and acclimatization in nephrology.

Часть 2:
мозг, доставка наночастиц, голоса в голове и обмен веществ

Нейронаука

  • Болезнь Альцгеймера. Важнейшей нейронной структурой, затрагиваемой при дегенеративном процессе болезни Альцгеймера, является синапс. Именно в синапсе сходятся патогенные сигналы от двух ключевых белков — амилоида-β (Aβ) и тау-белка, вызывая тем самым синаптическую дисфункцию и, как следствие, когнитивный дефицит. Синапс представляет собой динамическую микросреду, в которой можно исследовать, как перемещаются ключевые молекулы, как они локализуются, взаимодействуют и переходят между уровнями организационной сложности, тем самым влияя на функции нейронов. Однако из-за небольшого размера синапсов и ограниченного разрешения обычных световых микроскопов, накладываемого дифракцией, исследование синаптической структуры и динамики являлось непростой задачей. Методы микроскопии сверхвысокого разрешения (super-resolution microscopy, SRM) преодолели барьер разрешения и произвели революцию в количественном исследовании биологических систем, позволив делать это с беспрецедентной пространственно-временной детализацией. В новом обзоре рассматриваются важные новые идеи, полученные с помощью SRM, относительно молекулярной архитектуры и динамической организации синапсов и, в частности, взаимодействий между Aβ и тау-белком в этом компартменте. Авторы обзора также показывают, как SRM может изменить наше понимание молекулярных патологических процессов, лежащих в основе болезни Альцгеймера. — Super-resolution microscopy: a closer look at synaptic dysfunction in Alzheimer disease, «Биомолекула»: «На руинах памяти: настоящее и будущее болезни Альцгеймера», «Болезнь Альцгеймера: ген, от которого я без ума».
  • Моторика. «Как без рук» — одна из самых распространенных идиом, ярко описывающих ту важность, которую представляют для нас наши конечности. Благодаря рукам мы взаимодействуем с объектами с беспрецедентной точностью и гибкостью. Это проявляется и в повседневных действиях, вроде хватания, и в экстраординарных, таких как виртуозная игра на пианино. Авторы интереснейшего обзора разбирают, как сложная анатомия человеческой руки в сочетании с обширными и специализированными нейронными схемами управления позволяет выполнять широкий спектр точных действий. Изучение ловкости рук, по мнению авторов, обеспечивает уникальную линзу для изучения сенсомоторных механизмов, которые наделяют нервную систему способностью гибко генерировать сложное поведение. — The neural mechanisms of manual dexterity.
  • Энергетика синапсов. Синаптическая активность — процесс весьма энергозатратный. Удовлетворить постоянную «жажду» энергии можно лишь за счет локального синтеза аденозинтрифосфата (АТФ) посредством гликолиза и митохондриального окислительного фосфорилирования. АТФ управляет потенциалами действия, поддерживает сборку и ремоделирование синапсов, а также способствует заполнению и рециркуляции синаптических пузырьков, тем самым поддерживая синаптическую передачу. Нейроны из-за своей сложной структуры, с их длинными аксонами и обильно ветвящимися дендритами, постоянно сталкиваются с исключительными проблемами в поддержании пресинаптического энергетического гомеостаза, особенно тогда, когда интенсивность синаптической активности высока. Из нового обзора можно узнать о достижениях новой захватывающей области исследований — «синаптоэнергетике» — раскрывающей, как энергетическая регуляция синаптической эффективности и пластичности может быть связана с неврологическими расстройствами, биоэнергетической недостаточностью и синаптической дисфункцией. — Energy matters: presynaptic metabolism and the maintenance of synaptic transmission, «Биомолекула»: «Вторая жизнь АТФ: от главной батарейки до нейромедиатора».
  • Фиброзы в ЦНС. Недавние транскриптомные, гистологические и функциональные исследования показали, что фибробласты присутствуют в головном и спинном мозге практически повсеместно: в мозговых оболочках, сосудистых сплетениях и околососудистом (периваскулярном) пространстве. Так как фибробласты экспрессируют много перекрывающихся клеточных маркёров, их нередко путают с другими типами клеток. Но совершенно очевидно, что фибробласты представляют отдельную клеточную популяцию — или даже популяции. Как показывают недавние исследования, фибробласты играют решающую роль в формировании фиброзного рубца в ЦНС после травмы и воспаления, что раньше приписывалось другим типам клеток из периваскулярного пространства. В обзоре обстоятельно описываются текущие знания о местонахождении и идентичности различных типов периваскулярных клеток в ЦНС; с особым вниманием к фибробластам ЦНС рассказывается об их происхождении, подтипах, а также роли в здоровом и больном мозге. — Emerging roles for CNS fibroblasts in health, injury and disease, «Биомолекула»: «Как сделать нейрон из фибробласта?».
  • Исследования боли. Важнейшим этапом создания обезболивающих препаратов является доклиническая алгезиметрия (тестирование поведения при болевом синдроме). Этот подход изменился за последние годы из-за технического прогресса и роста требований к строгости и воспроизводимости экспериментов. Авторы обзора описывают изменяющиеся методологические тенденции, анализируют сами методы, опубликованные за последние 40 лет (с акцентом на последнем пятилетии). Обсуждение в обзоре сосредоточено на четырех фундаментальных принципах, которые применимы к каждому эксперименту по исследованию боли: выбор модельного организма; выбор повреждения, вызывающего боль; лабораторная среда и выбор показателей результата. Также авторы обсуждают, как человеческие ткани (становящиеся всё более доступными) могут быть использованы для подтверждения мишеней и механизмов, идентифицированных на модельных организмах. — Innovations and advances in modelling and measuring pain in animals, «Биомолекула»: «Молекулярная биология боли».
  • Физиология стресса. Стресс является основным фактором риска развития ряда нервно-психических расстройств. Данные, полученные как на доклинических моделях, так и в клинических исследованиях депрессии, выявили множество структурных и функциональных изменений, посредством которых неблагоприятные факторы окружающей среды влияют на мозг и его развитие. Эти изменения, наблюдаемые от молекулярного и транскрипционного уровней до крупномасштабных нейронных сетей и поведения, раскрывают сложный клубок взаимосвязанных патофизиологических процессов, которые различаются между полами, что позволяет понять некоторую «половую избирательность» нейропсихических расстройств. Хотя во многих доклинических исследованиях используются протоколы хронического стресса, долгосрочные изменения также индуцируются и острым воздействием травматического стресса, что открывает путь для выявления основ устойчивости и восприимчивости как на острый, так и на хронический стресс. Эпигенетическая регуляция экспрессии генов оказалась в центре внимания исследований воздействия стресса на мозг. Действительно, модификация гистонов, метилирование ДНК и микроРНК тесно связаны со многими аспектами реакции на стресс и показывают, что глутаматная система играет здесь ключевую роль. Успех кетамина как быстродействующего антидепрессанта стимулировал целый ряд исследований и разработок лекарств, прямо или косвенно воздействующих на функцию глутамата. Эти вопросы и проблема трансляции нового понимания патофизиологии стресса в эффективные клинические методы лечения стали темой обзора. — The stressed synapse 2.0: pathophysiological mechanisms in stress-related neuropsychiatric disorders, «Биомолекула»: «Как толщина миелина и эпигенетика помогают устойчивости к стрессу».

Рак: стресс, опухоль мозга и нарушения транскрипции

  • Влияние стресса на развитие рака. Десятилетиями в дискуссиях о причинах рака доминировало представление о тесной взаимосвязи со стрессом. Исследования на животных показали, что стресс может существенно способствовать прогрессированию рака. Были выявлены молекулярные и системные механизмы, опосредующие эти эффекты. Однако имеющиеся клинические данные о вредных эффектах стресса противоречивы. В обзоре о взаимосвязи стресса и рака обсуждаются конкретные механизмы, выявленные в ходе доклинических исследований, а также клинические данные. Авторы объясняют несоответствие между результатами, указывая на сильные стороны экспериментов, проведенных на животных, и обсуждают методологические и концептуальные препятствия, мешающие отражать воздействие стресса в клинических исследованиях. По мнению авторов обзора, обойти такие препятствия можно: 1) нацеливаясь на критические фазы прогрессирования рака, которые с большей вероятностью будут чувствительны к стрессу; 2) учитывая медикаментозные вмешательства, влияющие на функции надпочечников; 3) сосредоточив внимание на наиболее уязвимых группах населения с использованием персонализированных фармакологических и психосоциальных подходов. Авторы отмечают, что данные последних клинических испытаний подтверждают их гипотезу о том, что психологическое и/или фармакологическое ингибирование избыточной активности надпочечников и/или воспалительной сигнализации совместно с противораковой терапией может спасти жизни пациентов. — Stress and cancer: mechanisms, significance and future directions, «Биомолекула»: «Соревнуясь с раком».
  • Микроокружение опухоли в мозге. Рак головного мозга обычно означает мрачный прогноз. Терапевтические достижения последних десятилетий помогли лишь небольшому количеству пациентов. В головном мозге микроокружение опухоли (tumour microenvironment, TME) обладает сильным иммуносупрессивным действием и отличается от других злокачественных новообразований наличием популяций глиальных, нервных и иммунных клеток. До недавнего времени изучение ТМЕ головного мозга было ограничено по причине отсутствия методов, которые бы позволили «разобрать» эту сложную систему до уровня отдельных клеток. Тем не менее, новые технические подходы позволили выявлять отдельные иммуносупрессивные и стимулирующие опухоль популяции глиальных и миелоидных клеток в TME. Обсуждению иммуномодулирующих функций микроглии, макрофагов, происходящих из моноцитов, и астроцитов при глиомах и метастазах в головной мозг, посвящен новый обзор. Опираясь на данные, полученные как при изучении злокачественных новообразований, так и других неврологических расстройств, авторы подчеркивают неоднородность TME, связанную с заболеванием, и рассматривают возможные подходы к его терапевтической модуляции. — Glial and myeloid heterogeneity in the brain tumour microenvironment, «Биомолекула»: «Опухолевые разговоры, или Роль микроокружения в развитии рака».
  • Механизм транскрипции. Точный контроль экспрессии генов критически важен для нормального функционирования клетки. Неудивительно, что нарушение регуляции транскрипции лежит в основе возникновения и прогрессирования рака. Транскрипцию можно рассматривать как однонаправленный многоступенчатый цикл с тысячами собственных уникальных циклов транскрипции, происходящих согласованно в каждой клетке. Каждый цикл транскрипции включает стадии рекрутирования, инициации, паузы, элонгации, терминации и рециркуляции, которые строго контролируются скоординированным действием транскрипционных циклин-зависимых киназ и родственных им циклинов, а также противоположной активностью транскрипционных фосфатаз. Онкогенное нарушение транскрипции может повлечь за собой потерю контроля над экспрессией генов либо в отдельных локусах, либо более глобально, на уровне большей части генома. Ирония в том, что рак сам зависим от транскрипции и, следовательно, чувствителен к ее нарушению. Небольшие молекулы, нацеленные на транскрипционные циклин-зависимые киназы и связанные с ними белки, перспективны для лечения рака. В обзоре используется концепция циклов транскрипции, чтобы объяснить, как нарушение регуляции этих точно настроенных процессов экспрессии генов может управлять онкогенезом и какие терапевтически полезные ответы могут возникать в результате глобального или селективного нарушения транскрипции. Этот концептуальный фреймворк помогает объяснить специфические для опухолей особенности транскрипции и облегчает разработку рационального дизайна комбинированной терапии. — Targeting transcription cycles in cancer, «Биомолекула»: «Транскрипция в хроматине: как проходить сквозь стены».

Неврология

  • Эпилепсия у детей и взрослых часто сопровождается когнитивными и поведенческими нарушениями, что усложняет и без того нелегкую жизнь страдающих этим недугом. В течение последнего столетия организующей парадимой для диагностики и исследования эпилепсии была «модель поражения», однако данные нейровизуализации, невропатологии, нейропсихологии, изучения нервных сетей показали несостоятельность модели по причине высокой гетерогенности пациентов. Авторы обзора предлагают новую таксономию для пациентов с эпилепсией, основанную на сложных подходах из нейробиологии и геномики, анализе сопутствующих заболеваний, разнообразных и неблагоприятных факторов. Авторы описывают факторы риска, которые могут способствовать раннему выявлению, лечению и, в конечном счете, профилактике когнитивных и нейроповеденческих нарушений сопутствующих эпилепсии. Фактически в обзоре дана дорожная карта для будущих исследований в этой области. — Neurobehavioural comorbidities of epilepsy: towards a network-based precision taxonomy, «Биомолекула»: «Эпилепсия, методы ее лечения и роль вальпроевой кислоты в терапии заболевания».
  • Суточные ритмы. Наша циркадная система, управляемая супрахиазматическим ядром, влияет на большинство физиологических процессов, включая сон, бдительность и когнитивные функции. Также она синхронизирует физиологию и поведение человека. Нарушения циркадного гомеостаза пагубны для здоровья. Нейродегенеративные расстройства, помимо прочего, демонстрируют суточные колебания, которые могут иметь циркадное происхождение. Сопутствующее нарушение циркадного гомеостаза еще больше ухудшает симптомы и качество жизни. Накапливаются данные, которые указывают на двунаправленную связь между циркадным гомеостазом и нейродегенерацией, свидетельствуя о том, что циркадные функции могут играть важную роль в прогрессировании нейродегенеративных расстройств. Таким образом, циркадная система стала привлекательной целью для исследований и инноваций в клинической помощи. Изменения циркадной системы, возникающие при двигательных (болезнь Паркинсона и болезнь Хантингтона) и когнитивных (болезнь Альцгеймера и лобно-височная деменция) нейродегенеративных расстройствах, обсуждаются в обзоре. Авторы показывают, что вмешательства в циркадные ритмы, приуроченные к определенному времени, например, воздействие света, физическая активность по времени и прием мелатонина могут улучшить некоторые симптомы нейродегенеративных расстройств и, возможно, повлиять на прогрессирование нейродегенерации за счет восстановления циркадного гомеостаза. — Circadian rhythms in neurodegenerative disorders, «Биомолекула»: «Снова о циркадных ритмах».
  • Моделирование болезни Альцгеймера. Из всех типов деменции наиболее распространенным является болезнь Альцгеймера (БА). Хотя люди с БА имеют общие нейропатологические признаки, новые данные свидетельствуют о том, что заболевание имеет сложную полигенную этиологию. С повышенным риском БА и деменции связаны более 25 генетических локусов. Однако возможности исследователей расшифровать клеточные и молекулярные механизмы, лежащие в основе генетической предрасположенности к болезни Альцгеймера, остаются ограниченными. В обзоре обсуждаются текущие усилия по использованию геномных данных пациентов с использованием технологий клеточного перепрограммирования для воссоздания сложных систем мозга in vitro. Как следует из этого синопсиса, авторы сосредоточили внимание на технологиях, которые позволяют объединять несколько типов клеток для воссоздания анатомических и физиологических свойств тканей головного мозга человека. Каждый раздел обзора посвящен моделированию одного из четырех доменов, которые стали ключевыми участниками патогенеза БА: гематоэнцефалический барьер, миелинизация, нейровоспаление и нейронные цепи. Также обсуждается возможность применения моделей in vitro для дальнейшего изучения сложных генетических и экологических факторов БА. Авторы считают, что конечная цель их усилий — объединить несколько подходов в единую модель для воссоздания мозга в чашке Петри. — Dissecting the complexities of Alzheimer disease with in vitro models of the human brain, «Биомолекула»: «Что нам стоит мозг построить?».

Биоматериалы

  • Липидные наночастицы для доставки лекарств. Матричная РНК (мРНК) уже давно рассматривается в качестве новой категории терапевтических агентов для профилактики и лечения самых разных заболеваний. Для функционирования in vivo мРНК требуются безопасные, эффективные и стабильные системы доставки, которые защитили бы нуклеиновую кислоту от деградации и обеспечили ее захват клетками и высвобождение во внутриклеточном пространстве. Липидные наночастицы успешно вошли в практику доставки мРНК. В частности, мРНК-вакцины на основе липидных наночастиц в настоящее время используются в клинической практике против COVID-19, что знаменует собой важную веху в терапии, основанной на использовании мРНК. Обсуждение дизайна липидных наночастиц для доставки мРНК, физиологических барьеров и возможных путей введения таких систем можно найти в обзоре. Авторы также рассматривают ключевые моменты для клинического применения липидных наночастиц, ассоциированных с мРНК, включая надлежащую производственную практику, стабильность, хранение и безопасность, а также необходимые доклинические и клинические исследования для выяснения эффективности против инфекционных заболеваний, рака и генетических нарушений. Дается обзор будущих возможностей и еще нерешенных проблем для этой многообещающей технологии. — Lipid nanoparticles for mRNA delivery, «Биомолекула»: «Наночастицы — инструмент адресной доставки лекарств».
  • Микроорганизмы для создания биоматериалов. Биоматериалы уже прошли эволюционный путь от инертных материалов, которые не взаимодействуют с телом, до биологически активных, инструктирующих материалов, которые содержат и передают сигналы окружающим клеткам и тканям. Сконструированные живые материалы содержат живые клетки (выполняющие функцию отклика) и полимерные матрицы (выполняющие функцию каркаса) и, таким образом, могут активно реагировать на сигналы и стимулы. Авторы обзора обсуждают микроорганизмы как живой биоактивный компонент биоматериалов. Микроорганизмы могут давать сложные ответы на раздражители окружающей среды и они могут быть генетически модифицированы, чтобы позволить пользователю контролировать ответы и интегрировать многочисленные входные данные. Сконструированные микроорганизмы могут либо создавать свою собственную матрицу, например, в биопленках, либо могут быть включены в матрицы с использованием других технологий, таких как 3D-печать, прядение и микрокапсулирование. В обзоре освещается биомедицинское применение сконструированных живых материалов в качестве биосенсоров, для заживления ран, в тканевой инженерии на основе стволовых клеток и доставке лекарств. — Engineered living biomaterials, «Биомолекула»: «Искусственные органы и тканевая инженерия».

Психология

  • Дезинформация, вероятно, основной фактор различных спорных событий современности, начиная от выборов и референдумов и заканчивая реакцией на пандемию COVID-19. Мало того, что вера в дезинформацию может привести к неправильным суждениям и принятию неверных решений, она также оказывает длительное влияние на рассуждения людей после того, как они были откорректированы — так называемый эффект продолжающегося влияния. Большой коллектив психологов из США, Австралии и Великобритании в очень своевременном обзоре разбирает когнитивные, социальные и аффективные факторы, которые заставляют людей формировать или поддерживать дезинформацию, а также психологические барьеры на пути пересмотра знаний после исправления дезинформации, включая теории продолжающегося влияния. Авторы обсуждают эффективность как превентивных («предварительных»), так и ответных («развенчивающих») вмешательств для снижения воздействия дезинформации, а также последствия для потребителей информации и практиков в различных областях, включая журналистику, общественное здравоохранение, политику и образование. — The psychological drivers of misinformation belief and its resistance to correction.
  • Восприятие голоса. Из образов, созданных популярной культурой, мы знаем, что если человек слышит голоса, которых нет, ничего хорошего не жди. Но возможность слышать голоса в отсутствие говорящего все чаще признается важным аспектом повседневного непатологического опыта. Наблюдается рост интереса к субъективному восприятию голоса у людей без психиатрического диагноза. В прицел исследователей попали «слышание» голосов вымышленных персонажей и духовный опыт. В обзоре собраны исследования ряда когнитивных, нейронных, персональных и социокультурных процессов, которые способствуют возможности слышать голос и тому, как это происходит в клиническом, неклиническом и повседневном опыте. — Hearing voices as a feature of typical and psychopathological experience.

Эндокринология

  • Жировые ткани и обмен веществ. Распространенность ожирения и его последствий, таких как сахарный диабет второго типа, во всем мире достигли уровня пандемии. Центральное место в развитии этих метаболических нарушений занимает жировая ткань. Белая жировая ткань накапливает избыточную энергию, тогда как бурая жировая ткань (БЖТ) и бежевая ткань рассеивают энергию, вырабатывая тепло в процессе, известном как термогенез. Стратегии, которые активируют и расширяют БЖТ и бежевую жировую ткань, увеличивают расход энергии в животных моделях и предлагают перспективы для лечения ожирения. Лучшее понимание молекулярных механизмов, лежащих в основе развития БЖТ и бежевой жировой ткани, а также активации термогенной функции, является ключом к созданию практических терапевтических вмешательств при ожирении и нарушениях обмена веществ. Регуляция тканевого микроокружения (жировой ниши) и межорганная связь между БЖТ и другими тканями обсуждаются в обзоре. Также здесь рассматривается активация БЖТ и бежевой жировой ткани в ответ на физиологические сигналы (такие как воздействие холода, физические упражнения и диета). Авторы подчеркивают успехи в использовании терапевтического потенциала БЖТ и бежевой жировой ткани в комбинации с генетическими, фармакологическими и клеточными подходами при ожирении и нарушениях обмена веществ. — The evolving view of thermogenic adipocytes — ontogeny, niche and function, «Биомолекула»: «Полюби свои жировые клетки!».
  • Витамин D. Добавление витамина D может предотвратить и вылечить алиментарный рахит у младенцев и детей. Это известный факт. Результаты доклинических исследований позволяют предположить, что влияние витамина D на эндокринную систему имеет широкий спектр скелетной и внескелетной активности. Существует консенсус в отношении того, что тяжелый дефицит витамина D (при концентрации 25-гидроксивитамина D (25OHD) в сыворотке менее 30 нмоль/л) должен быть скорректирован и достигать приемлемых 50 нмоль/л (а лучше выше). Однако остается неясной причинно-следственная связь между витамином D и тем, что не касается скелета. Авторы обзора сообщают, что рандомизированные клинические испытания VITAL (Vitamin D and Omega-3 Trial), ViDA (Vitamin D Assessment) и D2d (Vitamin D and Type 2 Diabetes Study) с общим числом участников более 30 000 показали, что прием витамина D взрослыми с высоким содержанием витамина D (изначально более 50 нмоль/л) не предотвращает рак, сердечно-сосудистые заболевания или развитие сахарного диабета второго типа. Выявлены даже некоторые дополнительные преимущества (!) для людей с дефицитом витамина D. Авторы обзора заключают, что прием пищевых добавок людьми с нормальной концентрацией витамина D не дает очевидных преимуществ для здоровья. — The health effects of vitamin D supplementation: evidence from human studies, «Биомолекула»: «Сколько можно съесть мышиного яду? Очерк о витамине D».

Часть 3:
молекулярка, белки, микроорганизмы и вирусы, иммунитет

Молекулярная и клеточная биология

  • Динамика микротрубочек. Новый обзор, посвященный динамике микротрубочек, написан двумя авторами, первый из которых — наш соотечественник Никита Гудимчук, работающий на физическом факультете МГУ, Центре теоретических проблем физико-химической фармакологии РАН и Национальном медицинском исследовательском центре детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева. Как известно, микротрубочки — очень динамичные структуры, которые могут быстро удлиняться и так же быстро укорачиваться за счет присоединения или ухода субъединиц тубулина. В новом обзоре обсуждаются новые данные о динамике микротрубочек, причем особый упор сделан на поведение концов микротрубочек. Авторы обсуждают широко распространенную концепцию ГТФ-кэпов на концах микротрубочек и рассказывают, как новые структурные данные уточняют детали присоединения новых субъединиц тубулина на концах микротрубочек. — Regulation of microtubule dynamics, mechanics and function through the growing tip, «Биомолекула»: «„Зоопарк“ ингибиторов тубулина».
  • Новое о сигнальном белке. Протеинкиназа ATM — один из важнейших сигнальных белков, запускающих клеточный ответ на повреждения ДНК (DNA damage response). Авторы работы суммируют новые данные о функциях этого белка, а также описывают, к каким заболеваниям и патологическим нарушениям могут приводить сбои в его работе, обусловленные мутациями. — Cellular functions of the protein kinase ATM and their relevance to human disease.
  • Открытие новых функций белковых комлексов. Еще один обзор в журнале Nature Reviews Cell Molecular Biology посвящен не менее важным белкам, а именно — комплексам Polycomb 1 и 2 (PRC1 и PRC2). Эти белковые комплексы отвечают за внесение многих эпигенетических модификаций, приводящих к сайленсингу генов. Хотя эти важнейшие эпигенетические регуляторы успели войти во многие учебники, новые исследования позволяют нам еще глубже разобраться в их функциях. Дополнительный прогресс в этой области стал возможен благодаря изучению работы PRC1 и PRC2 не в простых модельных организмах, а у млекопитающих. Теперь мы в деталях знаем, как PRC1 и PRC2 у млекопитающих узнают и связывают последовательности-мишени, а также участвуют в механизмах обратной связи, позволяющих тонко регулировать экспрессию множества генов. — The molecular principles of gene regulation by Polycomb repressive complexes.
  • Мембранные белки. Биогенез мембранных белков очень сложен и запутан: мало того, что этим белкам нужно принять правильную форму, им еще нужно встроиться в правильную мембрану. Как происходит фолдинг мембранных белков, как они встраиваются в мембрану, какие альтернативные механизмы этих процессов существуют — читайте в новом обзоре. — The mechanisms of integral membrane protein biogenesis, «Биомолекула»: «Появление и эволюция клеточной мембраны».
  • ДНК-полимеразы. Среди эукариотических ДНК-полимераз есть темные лошадки, о функциях которых мы по сей день знаем немного. Например, ДНК-полимераза θ задействована в нестандартном механизме устранения двуцепочечных разрывов — альтернативном соединении концов (обычно двуцепочечные разрывы репарируются с помощью гомологичной рекомбинации либо негомологичного соединения концов). Особенно важна роль этого процесса в раковых клетках, отличающихся страшной геномной нестабильностью, поэтому ДНК-полимераза θ может стать потенциальной мишенью противораковых препаратов. Об этой загадочной ДНК-полимеразе и альтернативном соединении концов читайте в новом обзоре. — Mechanism, cellular functions and cancer roles of polymerase-theta-mediated DNA end joining, «Биомолекула»: «Биологическая машина репарации ДНК».
  • Цепь переноса электронов. Окислительное фосфорилирование, которое осуществляет электрон-транспортная, или дыхательная, цепь в митохондриях, — краеугольный камень высокоэффективного аэробного клеточного дыхания. Каждый комплекс дыхательной цепи представляет собой сложнейший белковый ансамбль. Об устройстве комплексов дыхательной цепи переноса электронов и тонкостях их работы читайте в новом обзоре. — The assembly, regulation and function of the mitochondrial respiratory chain.

Микробиология

  • Антимикробная терапия. Как подобрать дозу антимикробного препарата так, чтобы, во-первых, пациент не страдал от тяжелейших побочных эффектов и, во-вторых, патоген был побежден и не приобрел устойчивости к препарату? Авторы нового обзора в Nature Reviews Microbiology обобщают проблемы, с которыми сталкиваются врачи при назначении оптимальной дозы лекарства, и описывают новые подходы, позволяющие преодолеть эти препятствия. — Optimizing antimicrobial use: challenges, advances and opportunities, «Биомолекула»: «Антимикробные пептиды — возможная альтернатива традиционным антибиотикам».
  • Цитомегаловирусная инфекция. С цитомегаловирусом сталкивается примерно 60% взрослого населения в развитых странах и почти 90% — в развивающихся. Обычно иммунная система человека дает вирусу мощный отпор, и инфекция протекает практически бессимптомно. Однако у людей с нарушениями со стороны иммунной системы цитомегаловирусная инфекция может приводить к самым тяжелым последствиям, поскольку вирусная нагрузка существенно возрастает. Как именно иммунитет борется с цитомегаловирусом? Что цитомегаловирус может противопоставить натиску со стороны иммунной системы? Как развивается цитомегаловирусная инфекция у людей с ослабленным иммунитетом? Как цитомегаловирус уходит в латентное состояние? Как лечить цитомегаловирусную инфекцию и какие разработки ведутся в области создания вакцины от цитомегаловируса? Ответы на эти и многие другие вопросы вы найдете в новом обзоре. — Pathogenesis of human cytomegalovirus in the immunocompromised host.
  • Анаэробы. Первые живые организмы на Земле были анаэробами, и по сей день огромное количество микроорганизмов ведет анаэробный образ жизни. Если для нас кислород жизненно необходим, то для многих микробов он губителен, поскольку приводит к образованию в клетке активных форм кислорода, разрушающих и повреждающих многие биомолекулы. В новом обзоре детально обсуждаются механизмы, обусловливающие токсичность кислорода для анаэробов, а также пути защиты от кислорода, которые позволяют анаэробам минимизировать его пагубное действие. — When anaerobes encounter oxygen: mechanisms of oxygen toxicity, tolerance and defence.
  • Биопленки. Патогенность многих бактерий обеспечивается или значительно усиливается при образовании ими сообществ, в которых «один за всех и все за одного» — биопленок. Однако среди антимикробных пептидов, которые входят в состав врожденной иммунной системы у всех животных, есть и те, которые прицельно разрушают бактериальные биопленки. В новом обзоре детально описывается механизм действия таких «антибиопленочных» пептидов. — Antibiofilm activity of host defence peptides: complexity provides opportunities.
  • Ретровирусы, ВИЧ. Отличительная черта ретровирусов — наличие фермента интегразы, которая обеспечивает встраивание вируса в геном. Конечно, интеграза является одной из важнейших мишеней антиретровирусной терапии. За последние годы мы смогли детально изучить структуру этого белка с помощью рентгеноструктурного анализа и криоэлектронной микроскопии. И не зря: разработка малых молекул, которые бы высокоспецифично блокировали бы активность интегразы, имеет огромное значение для создания новых путей лечения ВИЧ-инфекции. В новом обзоре суммируются недавно полученные данные о структуре и функционировании этого важнейшего с точки зрения разработки новых препаратов белка. — Structure and function of retroviral integrase, «Биомолекула»: «Как „вырезать“ вирус?».
  • Инженерия микроорганизмов. Разнообразие метаболических путей у микроорганизмов — как катаболических, так и метаболических — поражает воображение. Грех не воспользоваться плодами эволюции и не приспособить этих всемогущих биохимиков для синтеза или деградации всевозможных веществ! Но не всегда игра стоит свеч: некоторые микробы, интересные с биотехнологической точки зрения, очень капризны и требуют больших затрат. В новом обзоре обсуждаются насущные проблемы метаболической инженерии, основанной на использовании микробов с замысловатым метаболизмом, и пути их решения. — Physiological limitations and opportunities in microbial metabolic engineering.
  • Плацентарный барьер. К сожалению, некоторые инфекционные заболевания могут передаваться от матери к плоду, вызывая нарушения в его развитии. Среди них — краснуха, цитомегаловирусная инфекция, инфекции, вызыванные простым вирусом герпеса или протистом Toxoplasma gondii, и ряд других. Новый обзор посвящен механизмам, которые обеспечивают прохождение патогенами плацентарного барьера, а также путям противодействия этому процессу. — Infections at the maternal–fetal interface: an overview of pathogenesis and defence, «Биомолекула»: «Мигранты микромира: почему плацента стала домом для бактерий?».
  • Классификация вирусов. Американские ученые предложили систему категоризации вирусных фенотипов, которая учитывает особенности вируса как на стадии вириона, так и на стадии зараженной клетки (вироклетки). — Towards an integrative view of virus phenotypes.
  • Папилломавирусы. Не можем не поделиться с вами исчерпывающим обзором, посвященным папилломавирусам человека. В статье рассматриваются их разнообразие, эволюция, жизненный цикл, взаимодействие с хозяином и болезненные проявления инфекций. — Human papillomaviruses: diversity, infection and host interactions, «Биомолекула»: «Коварный и вездесущий: всё, что нужно знать о вирусе папилломы человека».

Иммунология

  • SARS-CoV-2 и В-лимфоциты. Конечно, Nature Reviews Immunology сейчас не может обойтись без обзоров о самом наболевшем — COVID-19. Например, в одном из обзоров рассказывается, как B-лимфоциты герминативных центров лимфоидных органов реагируют на заражение SARS-CoV-2. — The germinal centre B cell response to SARS-CoV-2.
  • Гепатит В. Помимо SARS-CoV-2, человека могут поражать и многие другие вирусы, подчас не менее опасные. В новом обзоре собрано то, что нужно знать о патогенезе инфекции, вызванной вирусом гепатита B, и иммунобиологических механизмах противостояния этому патогену. — Immunobiology and pathogenesis of hepatitis B virus infection, «Биомолекула»: «Не дружите, дети, с гепатитом B».
  • Микробиом и вакцины. В последние годы собрано огромное количество экспериментальных данных об участии микробиоты в самых разных физиологических процессах, протекающих в наших организмах — от пищеварения до работы центральной иммунной системы. В новом обзоре авторы предпринимают попытку обобщить сведения о том, как бактерии, населяющие наше тело, влияют на реакцию организма в ответ на введение вакцины. — Modulation of immune responses to vaccination by the microbiota: implications and potential mechanisms, «Биомолекула»: «Микробные фармацевты внутри нас. Человеческий микробиом — спаситель и убийца».
  • Цитокиновый шторм, иммунотерапия. Иммунотерапия рака — авангард нашего арсенала способов противораковой терапии. Высокоспецифичная и эффективная, она по многим параметрам обходит традиционные подходы к лечению рака с помощью облучения или цитотоксических агентов. Но и иммунотерапия имеет свои недостатки. У некоторых пациентов активация противоопухолевого ответа приводит к избыточной стимуляции всей иммунной системы. Чрезмерное выделение цитокинов (тот самый цитокиновый шторм, словосочетание, которое в постковидной реальности известно каждому), а также гиперактивация эффекторных иммунных клеток могут приводить даже к поражению нервной системы. О том, как можно противостоять цитокиновому шторму и нейротоксичности при иммунотерапии рака, читайте в новом обзоре. — Cytokine release syndrome and associated neurotoxicity in cancer immunotherapy, «Биомолекула»: «Как развивалась иммунотерапия рака?».
  • Старение, Т-клетки. Возрастные нарушения в работе иммунной системе во многом обусловлены проблемами в функционировании T-клеточного иммунитета. Но иммунной системой дело не ограничивается. В обзоре обсуждается роль T-клеток в возникновении и развитии различных старческих патологий, таких как сердечно-сосудистые заболевания, метаболический синдром, воспаление нервной системы и затрудненное восстановление и регенерация различных тканей. — The role of T cells in age-related diseases, «Биомолекула»: «Наивные Т-клетки — ключ к долголетию».
  • NK-клетки. Естественные киллеры (или натуральные киллеры, они же — NK-клетки) — важнейшие бойцы противовирусного фронта. В новом обзоре обобщаются новые сведения об участии NK-клеток в противодействии острым вирусным инфекциям, таким как грипп и флавивирусные инфекции, а также хроническим, например, гепатиту C и ВИЧ-инфекции. — Natural killer cells in antiviral immunity, «Биомолекула»: «Прирожденные убийцы: NK-клеточная терапия».
  • Лучевая терапия многие годы остается важнейшим инструментом в руках онкологов. Через лучевую терапию проходит более половины пациентов с диагностированным раком. Но облучение обладает не только прямым цитотоксическим действием: оно влияет на противоопухолевый иммунитет как в самой опухоли, так и в окружающей ткани. Как именно — читайте в новом обзоре. — Immunomodulation by radiotherapy in tumour control and normal tissue toxicity.

Рак: деление клеток и метастазирование

  • Клеточный цикл раковых клеток. Одна из важнейших черт злокачественных клеток, отличающих их от нормальных, — это способность к безудержному делению, в основе которой лежат огромные сбои в работе клеточного цикла и механизмов, контролирующих его ход. Многие особенности клеточного цикла раковых клеток исследованы очень подробно и даже успели попасть на страницы учебников, но пробелов в наших представлениях о клеточном цикле опухолевых клеток все равно остается предостаточно. В новом обзоре собраны и обобщены последние данные о клеточном цикле раковых клеток. — Cell cycle control in cancer.
  • Метастазы. Многие виды рака дают метастазы в кости. Чтобы прижиться на новом месте, злокачественным клеткам необходимо «закорешиться» с клетками костной ткани и приспособиться к ее внутренней среде. Но и микросреда костей влияет на раковые клетки, в том числе определяет, в какие ткани и органы возможно их дальнейшее расселение. Новый обзор рассказывает, как устроена микросреда костной ткани и как она влияет на метастатические клетки. — Evolving cancer–niche interactions and therapeutic targets during bone metastasis, «Биомолекула»: «Метастазирование опухолей».

Комментарии