Science #347(6223): секреты зубной эмали, цветные мозги, пластиковые океаны

Биогеохимия. Круговорот углерода в природе. Или чего-нибудь другого. Эту фразу произносят еще на природоведении в школе (или как там это сейчас называется, «Окружающий мир»?). В этом обзоре рассматриваются последние исследования с особым акцентом на морских экосистемах, включающих многоклеточный и одноклеточный планктон, и на его роли в глобальном круговороте веществ на планете. — Rethinking the marine carbon cycle: Factoring in the multifarious lifestyles of microbes.
биомолекула: «Кто на самом деле крутит углеродное колесо»
• Биоминерализация. Кислотно-щелочной баланс. Как много в этом звуке!.. Кхгм, о чем это я? Да, американские исследователи вдоль и поперек изучили структуру зубной эмали приматов, используя атомно-силовую микроскопию, рентгеновскую спектроскопию и другие продвинутые методы. Теперь мы больше знаем о том, что защищает нас от кариеса и придает белоснежную улыбку. — Amorphous intergranular phases control the properties of rodent tooth enamel.
• Нейробиология, биофизика. Много открытий в нейробиологии позволили совершить флуоресцентные молекулы. В этой статье предлагается очередной прорыв: новый флуоресцентный реагент CaMPARI, позволяющий «подсвечивать» активность нейронов прямо в головном мозге живущих и переживающих животных. Для изменения цвета флуоресценции с красного на зеленый необходима одновременная подсветка лазером и изменение уровня внутриклеточного кальция. Удобно! — Labeling of active neural circuits in vivo with designed calcium integrators.
• Эволюция млекопитающих. В Китае найдены останки ископаемого предка млекопитающих — докодонта, — относящегося к Юрскому периоду. Путем изучения его скелета исследователи выяснили, что данный экземпляр имел адаптацию к лазанию, а не к рытью земли и плаванию, как найденные ранее. Это еще сильнее подтверждает концепцию о ранней функциональной диверсификации млекопитающих. «—А что значит ископаемый? —Ископаемый — это такой, которого нет уже вовсе!» — Evolutionary development in basal mammaliaforms as revealed by a docodontan, An arboreal docodont from the Jurassic and mammaliaform ecological diversification.
• Загрязнение океанов. Ученые построили математическую модель того, как мы мусорим, и прикинули, что в океаны ежегодно попадает около 10 миллионов тонн (!) пластикового мусора, и эта цифра может вырасти в 10 раз к 2025 году, если не перестать так свинячить. Ну или хотя бы не научить морские микроорганизмы переваривать полиэтилен. — Plastic waste inputs from land into the ocean. См. также: «Пластик на завтрак».
  биомолекула: «А ты такой холодный, как... пластик в океане»
• Структурка, вирусология. До 3% населения Земли заражены вирусом гепатита C. Геном этого вируса состоит из РНК, а в этой статье докладывается структура РНК-полимеразы NS5B этого вируса «в действии», в том числе — в комплексе с ингибиторами, которые могут стать перспективными антивирусными веществами. — Structural basis for RNA replication by the hepatitis C virus polymerase.
• Структурка. Эпителиальные барьеры нашего тела формируются плотными межклеточными контактами, одни из компонентов которых называются клаудинами (это такие белки). Бактериальный энтеротоксин может связываться с ними, нарушая плотные контакты, что приводит к сильным отравлениям вроде дизентерии. В этой статье докладывается структура комплекса энтеротоксина с клаудином-19. — Structural insight into tight junction disassembly by Clostridium perfringens enterotoxin.
• Драг-дизайн. Одна из форм лейкемии развивается из-за мутантной формы транскрипционного фактора CBFβ, приводящей к нарушению в экспрессии генов и роковым последствиям в гематопоэзе. Ученым удалось спроектировать и синтезировать молекулу, ингибирующую вышедший из-под контроля транскрипционный фактор, и замедлить возникновение рака крови у мышей. — A small-molecule inhibitor of the aberrant transcription factor CBFβ-SMMHC delays leukemia in mice.
• Молекулярная биология. Экспрессия генов — одна из крупных загадок биологии, скрывающая в себе тайну превращений и развития клеток и даже целых организмов. Используя фантастический молекулярный арсенал, чтобы в мельчайших деталях следить за превращениями десятков линий стволовых клеток, исследователи открыли в этих процессах общность: «волну экспрессии» генов-энхансеров, определяющих дальнейшую судьбу дифференцирующейся клетки. Пока ничего не понятно, но жутко интересно! — Transcribed enhancers lead waves of coordinated transcription in transitioning mammalian cells.
  биомолекула: «Энхансеры транскрибируются раньше других генетических элементов в ходе клеточных ответов»
• Молекулярные моторы, структурка. Электронно-криомикроскопическая структура комплекса динактин—динеин, лежащего в основе работы микротрубочек. — The structure of the dynactin complex and its interaction with dynein.
• Структурка. Кристаллографическая структура комплекса ядерной поры, полный молекулярный вес которой достигает аж 16 млн. дальтон. — Architecture of the nuclear pore complex coat.
• Иммуногенетика. Динамическая модель того, как экспрессия белка является продуктом синтеза и распада мРНК. — Dynamic profiling of the protein life cycle in response to pathogens.

Nature от 12 февраля 2015 г.: Клетки места, ожирение, кровь и Дарвиновские вьюрки

Молекулярная биология. Есть такой вид клеточного самоубийства (а их, кстати, штук 13), — аутофагия (хотя клетка, «переваривающая» сама себя, не обязательно делает это до конца). Так вот открыли, что при аутофагии слияние мембран особых органелл — аутофагосом — происходит по характерному только для этого процесса пути, да еще и с участием белка ATG14. Если кому еще интересно, то вот: ATG14 → STX17—SNAP29 (SNARE) → VAMP8. Как-то так. — ATG14 promotes membrane tethering and fusion of autophagosomes to endolysosomes. См. также: «Аутофагия, протофагия и остальные», «Нобелевская премия по физиологии и медицине (2013): везикулярный транспорт».
• Структурка. Синтез белка на рибосомах — одно из главных изобретений жизни. Однако не все желают жить на готовеньком! Отсюда и работа для нерибосомальных пептид-синтетаз, которые делают, например, многие гликопептидные антибиотики. В составе этих огромных (но не таких универсальных, как рибосома) «синтезаторов» часто присутствует загадочный X-домен, вроде бы не обладающий собственной функцией. И вот выяснилось, что он «подтягивает» по своим каналам оксигеназы на основе цитохрома P450, чтобы замыкать кое-какие важные связи в этих антибиотиках. Вот это аутсорс! — X-domain of peptide synthetases recruits oxygenases crucial for glycopeptide biosynthesis.
• Иммунология, структурка. Бывает иммунитет приобретенный, а бывает и врожденный. Последний базируется в основном на толл-подобных рецепторах (TLR), которые узнают целые классы «чужих» молекул, принадлежащих, как правило, всяким патогенам. Так, TLR-9 распознает ДНК многих вирусов и бактерий по присутствию в ней динуклеотидного мотива цитозин—фосфат—гуанин (CpG). А уж как он это делает, и говорится в этой работе. — Structural basis of CpG and inhibitory DNA recognition by Toll-like receptor 9. См. также: «Толл-подобные рецепторы: от революционной идеи Чарльза Джейнуэя до Нобелевской премии 2011 года».
  биомолекула: «Найти CpG-мотив, или Тонкая работа толл-подобного рецептора 9»
• Нейробиология. В прошлом году вручили Нобелевскую премию за изучение ориентации животных в пространстве; в частности, открытие «нейронов координатной сетки» позволило говорить о GPS в нашем мозге. Тогда было открыто, что активность этих нейронов как бы делит всё пространство на шестиугольники, нахождение в которых вызывает срабатывание этих механизмов. И вот, одновременно публикуются две статьи: под руководством лауреатов Джона О’Кифа и супругов Мозеров, которые показали, что эти самые шестиугольники, оказывается, сильно зависят от формы помещения, в которой находится животное. И вообще, все пластично и лабильно. Так GPS или все-таки ГЛОНАСС? — Grid cell symmetry is shaped by environmental geometry, Shearing-induced asymmetry in entorhinal grid cells. (Заметим, что дата поступления обеих статей — до вручения им Нобелевки.) См. также: «GPS в нашем мозге: Нобелевская премия по физиологии и медицине 2014».
• Ожирение. Прям рубрику так можно назвать. Почти 340 тысяч человек участвовали в геномном мета-анализе, чтобы выявить связь индекса массы тела с наследственностью. Нашли кое-какие подсказки, в каких случаях жир больше откладывается на талии, а в каких — на бедрах. И, как это всегда бывает в таких исследованиях, то ли 20%, то ли всего 2% вариации ИМТ объяснили туманными аллельными вариантами в генах, связанных с синаптической передачей, глутаматной системой сигнализации, инсулиновыми путями, энергетическим и липидным обменом. Гениально, Ватсон! — Genetic studies of body mass index yield new insights for obesity biology, New genetic loci link adipose and insulin biology to body fat distribution.
• Стволовые клетки. Кроветворные стволовые клетки — знаменитый пример, как множество различных клеточных популяций развивается из одной, получая незримые «ценные указания» в виде управляющих сигнальных молекул. Ученые поставили море экспериментов, чтобы с помощью молекулярного баркодирования разобраться во всем этом, но установили лишь, что в живом организме все происходит далеко не так, как выходило у них в опытах. Хотя все равно очень интересно. — Fundamental properties of unperturbed haematopoiesis from stem cells in vivo, Stem cells: Chasing blood.
• Эволюция. Еще Дарвин наблюдал за этими вьюрками, когда плавал на Галапагосские острова. Ну а сегодня просто так наблюдать не принято — ну, ученые взяли да и психанули отсеквенировали 120 особей этих птиц, все их виды и их родственников. Эволюция этих птиц с тех пор, близкородственное скрещивание, форма клюва, влияющий на нее транскрипционный фактор — вот это вот всё. — Evolution of Darwin’s finches and their beaks revealed by genome sequencing.
  биомолекула: «Полные геномы галапагосских вьюрков наконец-то раскрыли механизмы их эволюции»