Nature #592 (7855) + онлайны: обратный цикл Кребса, категорийная память и новое о теломеразе

• Коронавирус. Острые клинические проявления COVID-19 уже хорошо описаны. К сожалению, очень многие испытывают различные осложнения и последствия. Используя базу данных Министерства здравоохранения по делам ветеранов в США, исследователи обнаружили, что после 30-дневного острого течения заболевания увеличивается риск смерти и осложнений в работе дыхательной и нервной систем, наблюдаются когнитивные и психические расстройства, нарушения метаболизма и работы пищеварительной системы. Полученные данные позволят разработать планы по предотвращению хронической потери здоровья людей, перенесших COVID-19. — High-dimensional characterization of post-acute sequalae of COVID-19. биомолекула: Новые ущербы от инфекции SARS-CoV-2 за пределами дыхательной системы.

• Биохимия. Недавно было показано, что у анаэробных микроорганизмов цикл Кребса можно обратить и использовать для автотрофной фиксации углерода. Оказалось, что у термофильных восстанавливающих серу дельтапротеобактерий Hippea maritima обратный путь обусловлен высоким парциальным давлением СО₂. Вероятно такой механизм мог сформироваться в эволюции в первоначальной атмосфере, где, как предполагается, было более высокое содержание углекислого газа. — High CO₂ levels drive the TCA cycle backwards towards autotrophy.

• Иммунология. Структурка. Пироптоз — один из видов некротической гибели клеток, при котором происходит образование IL-1b и IL-18 из их предшественников за счет действия каспазы 1 (Cas1). Параллельно Cas1 расщепляет газдермин D (GSDMD), образующий трансмембранные поры для высвобождения цитокинов и осуществления лизиса клетки. С помощью криоэлектронной микроскопии удалось выяснить, что поры GSDMD в основном заряжены отрицательно, и следовательно положительно заряженные грузы проходят через них быстрее, как и в случае с положительно заряженными зрелыми интерлейкинами IL-1b и IL-18, по сравнению с их предшественниками. Таким образом для успешного прохождения через поры важен не только размер молекул, но и их заряд. — Gasdermin D pore structure reveals preferential release of mature interleukin-1.

• Нейробиология. Очевидно, что запоминать и различать информацию проще, если она поддается классификации по каким-то категориям, а не является набором множества бесчисленных предметов и фактов. За такую категоризацию в мозге отвечают нейроны неокортекса, а также префронтальная кора. В опытах на мышах было показано, что подмножества нейронов выборочно и однозначно реагируют на различные категории в процессе обучения и по-разному подключаются по мере появления новых правил. Ученые полагают, что нейроны медиальной префронтальной коры являются частью особой семантической памяти визуальных категорий. — Mouse prefrontal cortex represents learned rules for categorization.

• Климат Земли. Согласно прогнозам, в 21-м веке произойдет быстрое и резкое изменение климата, что может сильно навредить тропическим лесам Африки. Проведя анализ 6 миллионов деревьев, ученые изучили таксономическое разнообразие и внутривидовые взаимодействия, влияние климатических и антропогенных факторов на видовое разнообразие. Полученные данные позволят ученым и директивным органам выработать стратегии сохранения тропических лесов. — Unveiling African rainforest composition and vulnerability to global change.

• Молекулярка. Структурка. Как известно, теломераза достраивает фрагменты на концах теломер, которые укорачиваются при делении клеток. Повышенная активность теломеразы наблюдается в опухолевых клетках, в связи с чем теломераза рассматривается как мишень в противоопухолевой терапии. Новые данные о структуре холофермента теломеразы выявили ранее неизвестную роль гистонов в ее функционировании. Кроме того, обнаружены множественные мутации, которые могут влиять на активность теломеразы и, как следствие, приводить к развитию заболеваний. Кроме того, новые структурные детали сборки и активного сайта теломеразы человека можно использовать для разработки новых лекарств для противоопухолевой терапии. — Structure of human telomerase holoenzyme with bound telomeric DNA. биомолекула: Теломеры и новые мишени протоонкогенной терапии.

• Физиология. Наверное, даже дети знают, что образование холестериновых бляшек приводит к развитию атеросклероза. Однако за последние годы накопилось много данных о том, что не только бляшки виноваты в развитии этой болезни. В новом номере Nature вы найдете большой обзор, посвященный другим причинам, приводящим к развитию атеросклероза. В последние годы атеросклероз поражает всё более молодых людей и в большей степени женщин, а на фоне снижения холестерина низкой плотности, артериального давления и курения проявляются новые факторы. Так, теперь к причинам развития атеросклероза относят нарушение сна, сниженную физическую активность, изменеия в микробиоме, воспалитнльные реации, изменеия в костном мозге и т.д. Эти достижения в нашем понимании биологии атеросклероза открывают возможности для разработки новых терапий и улучшения профилактики и лечения широко распространенных в настоящее время атеросклеротических заболеваний. — The changing landscape of atherosclerosis. биомолекула: Хороший, плохой, злой холестерин.

Science #372 (6540) + онлайны: контроль репликационного тайминга, осознанность растений и восстановление ран без шрамов

• Молекулярка. Процесс репликации (удвоения) ДНК в клетке происходит за очень короткий срок, несмотря на то что молекула ДНК очень длинная. Это достигается за счет того, что репликация идет на многих фрагментах, но не в один момент, а в точном порядке, который коррелирует с модификациями хроматина и пространственной организацией генома. Выяснилось, что удаление фактора RIF1 приводит к полной дизрегуляции репликационного тайминга, изменениям в модификации гистонов и 3D-структуре хроматина. Более того, подобные нарушения усиливались с последовательными циклами нарушенного тайминга. Всё это подтверждает теорию о том, что правильно запрограммированное время репликации играет ключевую роль в поддержании эпигенетического состояние вновь образующегося хроматина. — Replication timing maintains the global epigenetic state in human cells.

• Коронавирус. Очень важно понимать, когда именно возник коронавирус SARS-Cov-2, способный привести к эпидемии во всем мире. Эти знания помогут в мониторинге новых зоонозных патогенов и предотвращении новых возможных эпидемий. На основе анализа первых детектируемых вирусов в 2019 году с учетом молекулярных часов удалось выяснить, что до появления общего первого вируса-предка всех секвенированных геномов вируса SARS-Cov-2, он циркулировал в период с середины октября по середину ноября 2019 года, после чего был детектирован первый случай в провинции Китая Хубэй. На основе этого анализа, ученые также делают вывод, что более двух третей зоонозных событий, подобных SARS-CoV-2, будут самоограниченными и исчезнут, не вызвав пандемии. Но тем не менее, эпиднадзор за зоонозами должен быть усилен. — Timing the SARS-CoV-2 index case in Hubei province, биомолекула: Откуда появились человеческие коронавирусы?

• Нейробиология. Нейроны спинного мозга можно различать в зависимости от происхождения, расположения, воспринимаемого ими трансмиттера, типов взаимодействия с другими клетками. Американские ученые предложили иную метрику — генетические сигнатуры, по которым можно разделить нейроны по их моторно-сенсорным, возбуждающе-тормозным характеристикам, а также по дальности действия. — Conserved genetic signatures parcellate cardinal spinal neuron classes into local and projection subsets.

• Коронавирус. Анализ распространения и гибели в результате новой коронавирусной инфекции выявляет неутешительные данные о том, что темнокожее и азиатское население Великобритании почти вдвое чаще подвержено риску смерти от Covid-19 по сравнению с белым населением. Тем не менее это не связано с большей уязвимостью вследствие генетических особенностей, а является следствием исключительно политической и экономической ситуации, при которой маргинализированные расовые и этнические группы имеют меньший доступ к лекарствам и услугам оказания медицинской помощи. — Addressing racial inequities in medicine.

• Физиология растений. Растения постоянно подвергаются механическим и физическим воздействия как со стороны окружающей среды, так и благодаря внутренним процессам. В новом номере Science приведен обзор, в котором рассматривается, как растение воспринимает себя в пространстве, как подстраивается под постоянные ветра, световые изменения, рост клеток и другие факторы. Колебания в среде отражаются на изменении как отдельных клеток, так и воспринимается растением в целом и регулируется на всех уровнях. — Fluctuations shape plants through proprioception.

• Нейрофизиология. Комплексная реакция на стресс (ISR) — это высококонсервативный биохимический путь, заметно влияющий на синтез белков. ISR играет значительную роль в протеостазе, синаптической пластичности, обучении и памяти. Считается, при болезненных состояниях ISR может быть постоянно активирован. Американские ученые обнаружили в мозге особый класс клеток, которые задействуют ISR для стабильного функционирования. Исследуя холинергические интернейроны, ученые показали, что ISR может играть постоянную роль, не зависящую от клеточного стресса, но важную для обучения. — Cholinergic neurons constitutively engage the ISR for dopamine modulation and skill learning in mice.

• Физиология. Молекулярка. Далеко не все считают, что шрамы украшают. К сожалению, у взрослых млекопитающих раны заживают с образованием фиброзных рубцов. Оказалось, что в коже есть популяция фибробластов, которая в ответ на механические повреждения активирует экспрессию Engrailed-1 и запускает программу формирования фиброза. Интересно, что если заблокировать сигнальные пути от механического воздействия, то раны регенерируют с восстановлением волосяных фолликулов и желез, с нормальным внеклеточным матриксом и механической силой, а, главное, без образования рубцов! — Preventing Engrailed-1 activation in fibroblasts yields wound regeneration without scarring, Healing without scarring.

• Коронавирус. Вакцинация. Вследствие недостатка в производстве вакцин против коронавируса в некоторых странах стали отходить от концепции двукратного введения вакцины, чтобы как можно большему числу людей ввести хотя бы одну дозу. Однако последствия такого подхода неизвестны и будут зависеть от силы возникающего иммунного ответа. Несмотря на то, что однократное введение снижает вероятность заболевания в краткосрочной перспективе, в долгосрочном периоде это может иметь неблагоприятные последствия. Если иммунный ответ при однократном введении вакцины не оптимален, то у некоторых вакцинированных вирус может продолжать реплицироваться и накапливать мутации, позволяющие избегать иммунного ответа. В этом случае очень важно собрать серологические данные от вакцинированных людей и активизировать усилия по вакцинации во всем мире. — Epidemiological and evolutionary considerations of SARS-CoV-2 vaccine dosing regimes. биомолекула: «Спутник V», «ЭпиВакКорону», «Модерну» делать будем? Ликбез по вакцинам против коронавируса.

• Нейробиология. Методы. Глиальные клетки центральной нервной системы (ЦНС), в том числе астроциты и микроглия, играют решающую роль в развитии и восстановлении тканей и гомеостазе. При этом неправильно скоординированные ответы астроцитов и микроглии приводят к развитию неврологических заболеваний. Международная группа ученых создали уникальный метод RABID-seq для изучения взаимодействия клеток. Суть метода состоит в том, что в животное вводится направленный на астроциты псевдотипический вирус бешенства с закодированным баркодом. После размножения вирус заражает соседние клетки, оставляя метку в каждой предыдущей. После этого можно провести scRNA-seq анализ с разрешением на уровне отдельных клеток и таким образом отследить клеточные взаимодействия. С помощью этого метода уже удалось определить возможные терапевтические мишени. — Barcoded viral tracing of single-cell interactions in central nervous system inflammation.