Nature от 2 апреля 2015 г.: пробуждение драконов, нейронный атлас и экзоскелет для ходьбы

• Биомеханика. Совершенствуем человека: экзоскелет экономит энергию при ходьбе. Ленты из специальных материалов, заклепки, пружины на икрах — никаких батареек! — и вот, пожалуйста, на 7.2 ± 2.6% тратится меньше энергии при ходьбе. Эти слегка устрашающие штуки идут на смену скандинавским палкам. — Reducing the energy cost of human walking using an unpowered exoskeleton.
• Генная инженерия. Кто к нам с мечом придет, у того мы его и купим. Предложено использовать в качестве «гаечного ключа» для генной инженерии эндонуклеазу Cas9 золотистого стафилококка — одного из самых зловредных патогенов. Результаты вдохновляют. — Mini enzyme moves gene editing closer to the clinic, In vivo genome editing using Staphylococcus aureus Cas9.
• Нейробиология. Еще Сантьяго Рамон-и-Кахаль заложил в свое время классификацию нейронов в нашем мозге. Но там ТАК сложно все устроено, что мы до сих пор, даже после завершения нескольких крупных нейробиологических проектов, не знаем, какие же все-таки типы стоит выделять у этих клеток. Ну и вот, сейчас затеяли скрупулезную классификацию морфологии и функций всех нейронов не только в человеческом мозге, но и в нервной системе многих животных. Это будет добрая охота. — Neuron encyclopaedia fires up to reveal brain secrets. См. также: Blue Brain Project: как все связано?
• Эволюция, рак. Исследование эволюционной истории рака простаты показало, что успешные метастазы рака простаты, как моно- так и поликлональные, чем-то похожи между собой. — The complex seeds of metastasis, The evolutionary history of lethal metastatic prostate cancer.
• Болезнь Альцгеймера. На страницах журнала Nature разгорелся настоящий спор, является ли ген фосфолипазы D3 важным в развитии болезни Альцгеймера. В прошлом году один коллектив написал, что да, а в этом номере опубликовано аж четыре заметки, не подтверждающие это наблюдение. — PLD3 and sporadic Alzheimer’s disease risk, PLD3 variants in population studies, PLD3 in non-familial Alzheimer’s disease, PLD3 gene variants and Alzheimer’s disease.
• Биоразнообразие. Экстенсивное природопользование снижает разнообразие биологических видов. Не ахти какая новость, но здесь все аккуратно проанализировано и даны прогнозы на будущее. — Land use matters, Global effects of land use on local terrestrial biodiversity.
• Драконы. Кое-что о драконах. А то все не о драконах да не о драконах. Ну вот пускай хоть немного будет о драконах. — Here be dragons.
• Палеозоология. Исследование окаменелого черепа рыбы возрастом около 415 млн. лет наводит на мысль о том, что последний общий предок всех Челюстноротых, включая человека, не был акулоподобным. Находка придает дополнительный вес идее, согласно которой акулы не являются «первобытными» существами. — Osteichthyan-like cranial conditions in an Early Devonian stem gnathostome. См. также: «Двуликая рыба» показала, что наши предки не были похожи на акул.
• Биология развития. Hox-гены определяют схему тела у позвоночных животных, и они консервативней всех тори на свете. А вот у змей схема тела возле клоаки какая-то неконсервативная совсем, ни на кого не похожа. Было непонятно, то ли Нох-гены у змей работают иначе, то ли что-то еще работает не так. Видимо, Нох у змей работают как обычно, а особенности строения — это из-за увеличения количества сомитов и разделения примаксиального и абаксиального доменов. — Evolution of the snake body form reveals homoplasy in amniote Hox gene function.
• Молекулярная биология. Рецептор меланокортина-4 в гипоталамусе, причастный к чувству насыщения и количеству съедаемой пищи, относится к семейству G-белоксопряженных рецепторов. Однако, в отличие от более почтенных «родичей», он активирует калиевый канал Kir7.1 «в обход» G-белка. Нехорошо. — G-protein-independent coupling of MC4R to Kir7.1 in hypothalamic neurons.
• Иммунология. Наша кожа — пристанище для триллионов микроорганизмов, в основном являющихся комменсалами. Забавно, что иммунные реакции в коже «настроены» на определенные типы бактерий и находятся с ними в тонком равновесии. Получается, что все настолько крепко завязано, что без одних микроорганизмов не будет защиты от других. — Commensal—dendritic-cell interaction specifies a unique protective skin immune signature.
• Структурка, вакцинация. Вакцины от лихорадки Денге не существует, поскольку она вызывается минимум четырьмя разновидностями вируса, а получаемые антитела эффективны в лучшем случае на одной из них. В этой работе изучена 3D-структура комплекса антитела широкого спектра действия, нейтрализующего все серотипы вируса, в комплексе с гликопротеином капсида вируса E. — Recognition determinants of broadly neutralizing human antibodies against dengue viruses.
• Молекулярная биология. Мейотическая рекомбинация — двигатель изменчивости, а значит, и прогресса. Начинается она с того, что в нескольких местах белок Spo11 безжалостно режет хроматиды. Только как вот это так получается, что он их режет равномерно по всей длине хроматиды, а не как попало? Оказывается, к процессу приложила свои длинные домены киназа Tel1^ATM, которая не дает Spo11 собираться в кластеры. — Tel1ATM-mediated interference suppresses clustered meiotic double-strand-break formation.
• Антропология. Пещеры Стеркфонтейн изохронно датировали и пришли к выводу, что «Синдерелле» примерно столько же лет, сколько афарскому австралопитеку. — New cosmogenic burial ages for Sterkfontein Member 2 Australopithecus and Member 5 Oldowan.
• Стволовые клетки. «Перепрограммирование» стволовых клеток — крайне актуальная, хотя и непростая тема. Часто проблема заключается в том, чтобы понять, начала ли клетка трансформацию под действием выбранного коктейля репрограммирующих факторов, или ничего не получилось. В этой статье показывается, как можно «проследить» во времени процесс превращения и своевременно понять, все ли идет так, как хотелось. — Early reprogramming regulators identified by prospective isolation and mass cytometry.
• Кардиология. Отмечено, что у поздних детей вероятность врожденного порока сердца повышена, даже вне зависимости от возможных хромосомных мутаций. В этой статье с помощью суррогатного материнства у мышей показано, что причина здесь не в возрасте яйцеклеток, а в возрасте самих мышей, и что этот эффект может быть скомпенсирован физическими упражнениями. — Race for healthy hearts, The maternal-age-associated risk of congenital heart disease is modifiable.
• Метаболизм. В эндотелиальных клетках, участвующих в формировании сосудов, внезапно выявился неизвестный прежде метаболический путь. Оказывается, для их пролиферации требуется распад жирных кислот как источник углерода для синтеза нуклеотидов (!) и, соответственно, репликации ДНК. В эксперименте на мышах показано, что блокировка такого распада предотвращает разрастание эндотелия и развитие ретинопатии, то есть потери зрения. Ну вот и как распутать этот клубок? — Growth in the fat lane, Fatty acid carbon is essential for dNTP synthesis in endothelial cells.

Science #348 (6230): шумные микроРНК, эпигенетика следующего уровня и асимметричное деление стволовых клеток

• Онкоиммунология. Идее, что собственный иммунитет ракового больного можно заставить бороться с опухолью, уже не менее 15 лет. Однако не все больные отвечают на иммунотерапию, и не для всех видов рака она изобретена. В этом спецвыпуске Саенса пытаются разобраться, почему. — Realizing the Promise, The future of immune checkpoint therapy, Adoptive cell transfer as personalized immunotherapy for human cancer, Neoantigens in cancer immunotherapy, T cell exclusion, immune privilege, and the tumor microenvironment, Cancer and the microbiota. См. также: 22-й семинар Совета молодых ученых ИБХ: Цитокины — регуляторы воспаления и рака.
• Привет от Дип Вотер Хорайзона. Пять лет прошло с момента катастрофы в Мексиканском заливе с крупнейшим техногенным разливом нефти в истории. Смотрим на последствия, которые очень даже остались. — Deepwater Horizon: After the oil, Critics question plans to spray dispersant in future deep spills, A Sea in Flames.
• Молекулярная биология. Биологические механизмы «шумные». То есть, две одинаковые клетки могут с разной скоростью делиться или, например, по-разному экспрессировать гены. В этой статье показано, что микроРНК регулируют не только экспрессию генов (деактивируя мРНК), но и вариабельность экспрессии, внося в систему этот самый «шумный фактор». — MicroRNAs silence the noisy genome, MicroRNA control of protein expression noise.
  биомолекула: «МикроРНК уменьшают шум экспрессии генов»
• Психология. Очень нелегки первые шаги. Как человеческие детеныши познают мир безо всякого априорного знания о том, что как устроено? Наконец-то ученые провели настоящий научный эксперимент: взяли 110 11-месячных младенцев и посмотрели, на что они обращают внимания больше, а на что — меньше. Оказывается, юные школяры уже имеют представление о том, как должны вести себя предметы, и, если вдруг эти представления нарушаются, например, что-то явно плотное пройдет сквозь стену, а что-то явно тяжелое, достигнув края стола, продолжит движение по воздуху, это неизменно будет привлекать их внимание. И первой реакцией будет — испробовать предмет на прочность или попытаться грохнуть его на пол. — Infants explore the unexpected, Observing the unexpected enhances infants’ learning and exploration.
• Иммунология. Иммунотерапия — один из перспективных способов лечения рака, когда всю черную работенку выполняют не токсичные радио- и химиотерапия, а свои собственные лимфоциты, которым дали соответствующую «наводку». Считается, что в основном это CD8⁺ T-лимфоциты, но в этой работе показали, что это могут быть и «прирожденные убийцы» — NK-клетки. Происходит все очень просто: MULT1 (опухоль) → NKG2D (NK-лимфоциты) → опухоли кирдык. — MULT1plying cancer immunity, A shed NKG2D ligand that promotes natural killer cell activation and tumor rejection.
• Иммунитет растений. Одна из главных функций РНК-интерференции — борьба с чужеродными РНК, которые могут «взломать» программу клетки, запустив внутрь вирус или какие-нибудь трансгены. Однако что же защищает свои собственные РНК (например, мРНК) от этой же участи? Ответ прост, прямо-таки тривиален: существует специальная «надзорная» система, которая не позволяет этому произойти. — Suppression of endogenous gene silencing by bidirectional cytoplasmic RNA decay in Arabidopsis.
• Эпигенетика. Все уже смирились, что наследственная информация бывает не только генетическая, но и эпигенетическая. Обычно эпигенетическим «языком» считают модификацию молекулы ДНК, такую как метилирование отдельных ее оснований. Что ж, теперь придется смириться с тем, что не только «метки» в ДНК, но и метки в гистонах также относятся к эпигенетическим и передаются между поколениями. В этой работе изучили модификацию H3K9, которая означает метилирование девятого лизина в третьем гистоне. Итак, это уже очередной независимый слой наследования: ДНК, метилирование ДНК, РНК-интерференция и модификация гистонов. — Restricted epigenetic inheritance of H3K9 methylation.
• Структурка. Криоэлектронномикроскопическая структура CRISP-Cas системы типа III в комплексе с одноцепочечной РНК и без нее. — Structures of the CRISPR-Cmr complex reveal mode of RNA target positioning.
• Стволовые клетки. Оказывается, при делении стволовых (stem-like) клеток органеллы распределяются между дочерними клетками неслучайно и неравномерно. Та дочерняя клетка, что получает более молодые митохондрии, остается стволовой, а клетка с более старыми «электростанциями» теряет ореол бессмертия. Такие дела. — Asymmetric apportioning of aged mitochondria between daughter cells is required for stemness
  биомолекула: «Чтобы клетка стала стволовой, ей должны достаться митохондрии поновее».
• Иммунология. Вакцина против рака на основе дендритных клеток: пока только для меланомы, но. — A dendritic cell vaccine increases the breadth and diversity of melanoma neoantigen-specific T cells.
• Структурка. В свое время митохондрии были отдельными микроорганизмами, и у них был свой генетический и белоксинтезирующий аппарат. Да и сейчас тоже, только меньше и проще. Вот и рибосома у них нужна для синтеза всего нескольких, правда зато важных, белков мембраны митохондрий. В этой статье описывается структура 55S-субъединицы рибосомы митохондрий свиней человека. — The complete structure of the 55S mammalian mitochondrial ribosome.

Этот выпуск дайджеста написан совместно с Башмаковой Верой.