https://www.dia-m.ru/news/ngs-eto-ne-tolko-illumina/?utm_source=biomolecula&utm_medium=banner_top&utm_campaign=genolab_jan_23
Подписаться
Оглавление
Биомолекула

SciNat за апрель 2022 #2: потерянные в городе, мутации в некодирующей части генома и юмор в научных заголовках

SciNat за апрель 2022 #2: потерянные в городе, мутации в некодирующей части генома и юмор в научных заголовках

  • 270
  • 0,0
  • 0
  • 1
Добавить в избранное print
Дайджест

Кто лучше ориентируется в городе? Все города мира условно делятся на два типа: старые города с запутанной системой улиц и более современные города с заранее продуманной планировкой. Соединение «старого» и «нового» оказалось на обложке Nature — хаотичная застройка Праги контрастирует со строгой городской сеткой Чикаго. Чтобы проверить, как городская среда влияет на развитие навигационных способностей, исследователи провели масштабный эксперимент: в нем участвовали 397 000 человек из 38 стран. Выяснилось, что людям вроде чикагцев, которые выросли в городе со строгой геометрической планировкой, легко заблудиться в более запутанном пространстве, как в старой Праге. Лучше всего на местности ориентируются люди, которые выросли за пределами большого города. — Entropy of city street networks linked to future spatial navigation ability.

На этой неделе нас ждет погружение в полногеномный поиск ассоциаций с помощью метода GWAS: это поможет отслеживать мутации, связанные с аутоиммунными заболеваниями, а также изучать некодирующую часть генома. Также мы познакомимся с возможностями архитектурного моделирования растений, сравним способы навигации в городах и найдем корреляцию между названием статьи и ее цитированием.

Партнер дайджеста — Университет «Сириус»

Университет Сириус

Университет «Сириус» — это качественно новый подход к образованию и научно-исследовательской деятельности. В нем нет привычных факультетов и кафедр, ядро университета составляют Научные центры по приоритетным для России направлениям, которые возглавляют ученые с мировым именем.

Иммунология

GWAS и single-cell позволяют лучше понять аутоиммунные заболевания

Известно, что связанные с иммунной системой заболевания передаются по наследству, но то, какие мутации стоят за каждым из таких заболеваний, остается не до конца (очень не до конца) известным. Например, присутствует множество генетических вариантов в некодирующей части генома, которые обладают некоторым влиянием на фенотип, а также сложным сочетанным (!) влиянием на фенотип вместе с другими генами или некодирующими вариантами, а кроме того, бывают еще и специфичными в своем влиянии для разных типов клеток. Нелегкая задача! Одним из вариантов изучения этого вопроса является анализ транскриптомов. В данном случае он позволяет понять влияние некодирующих вариантов на экспрессию генов. Так, были проведены исследования транскриптомов единичных клеток (scRNA-seq) для клеток иммунной системы. В одной работе авторов интересовала системная красная волчанка, а в другой — аутоиммунные заболевания в целом. Исследования проводились на больших, если оценивать число клеток, выборках — в одном 982 человека (у них взяли 1,27 млн моноядерных клеток периферической крови, peripheral blood mononuclear cells), а в другом — суммарно 261 человек (у них взяли 1,2 млн таких клеток). А затем было проведено GWAS исследование и разносторонняя интерпретация полученных результатов, включая анализ цис- и транс- взаимодействий. В целом, полученные результаты позволяют: 1) определить генетические варианты, которые ассоциированы с развитием аутоиммунных заболеваний; 2) хотя бы отчасти, но понять, как именно они ассоциированы, то есть на что влияют. — Single-cell RNA-seq reveals cell type–specific molecular and genetic associations to lupus, Population genetics meets single-cell sequencing, Single-cell eQTL mapping identifies cell type–specific genetic control of autoimmune disease, «Биомолекула»: «GWAS и психогенетика: консорциумы в поисках ассоциаций».

Новый дизайн иммунных клеток нацеливает их точно против рака и снижает риски для здоровых органов

Т-клетка распознает антигены с помощью Т-клеточного рецептора, TCR, и в ответ на специфичные ей антигены запускает иммунный ответ. В лечении рака по-разному используют Т-клетки для атаки опухолей: стимулируют их активность и даже меняют специфичность TCR, нацеливая их на антигены опухоли. Но когда ученые создают новые антигенные рецепторы, возникает риск аутоиммунных реакций — иммунных атак на нормальные ткани. В новом исследовании попробовали предотвратить такую токсичность за счет нового принципа отбора антигенных рецепторов.

Исследователи обратили внимание на то, что создает риски повышения афинности рецептора — силы его связывания с антигеном. Когда афинность рецептора высокая, то он может активироваться даже в ответ на антигены нормальных тканей, и Т-клетки атакуют их. Поэтому авторы решили, что необходимо повышать чувствительность рецептора к опухолевому антигену, оставляя афинность на низком уровне. Исследователи стали отбирать для терапии только Т-клетки с рецепторами, соответствующими новым требованиям.

Авторы показали, как работает их принцип, на характерном для меланомы антигене MAGE-A3. Ранее в рамках клинических испытаний высокоафинных к MAGE-A3 клеток погибли пациенты. Ученые отобрали варианты Т-клеток с высокой чувствительностью к MAGE-A3 и низкой афинностью. Проверка Т-клеток на нормальных тканях показала незначительную аутоиммунную реакцию. Так что новый принцип и технология, которой пользовались авторы, способен улучшить разные виды клеточных терапий. — Tuning T cell receptor sensitivity through catch bond engineering, «Биомолекула»: «Способны ли CAR-Т-клетки уничтожить опухоль?», «Системная иммунология: секреты Т-клеточного репертуара».

Медицина

Новый метод для аннотации мутаций в некодирующей части генома

Преобладающее большинство мутаций, для которых можно показать функциональную связь с тем или иным признаком, включая заболевания, находится в белок-кодирующих генах. Те мутации, которые лежат вне кодирующей части генома (а это, на секундочку, около 98% процентов всего генома), сложны для интерпретации — или их расшифровка почти невозможна на нынешней ступени развития знаний в этой области. В GWAS исследованиях большинство ассоциированных мутаций, а точнее — около 90%, находятся как раз в некодирующей части генома. В статье, вышедшей в новом выпуске Science, предложен метод для обнаружения мутаций в некодирующей части генома, связанных с развитием онкологических заболеваний. — Genome-wide analysis of somatic noncoding mutation patterns in cancer, «Биомолекула»: «Кодирующие некодирующие РНК».

Физиология растений

Архитекторы растений: перестройка генов пшеницы повысила ее урожайность за счет изменений строения побегов

Представьте, как было бы здорово, если человек мог бы выбирать архитектуру сельскохозяйственных растений: задавать им в настройках развития образование большего числа колосков, увеличивать урожайность. В недавнем исследовании учёные приблизились к такой возможности на примере пшеницы. На урожайность пшеницы вляют три элемента ее строения: плотность колосьев, количество зерен в колосе и масса зерен. Авторы нового исследования решили воздействовать на второй — строение колосьев. Для этого они модифицировали гены, которые влияют на количество колосков в одном колосе — увеличили число узлов колоса, откуда растут колоски. Это удалось благодаря описанию транскрипционного фактора TaCOL-B5, тесно связанного с геном CONSTANS, регулирующим время цветения. Такой подход повысил урожайность в среднем на 11,9% относительно исходного немодифицированного сорта. Еще исследователи изучили ситуации, которые влияют на высоту растения и то, насколько ранним будет колошение. Открытие фактора TaCOL-B5 является важной вехой на пути к повышению урожайности зерновых культур, поскольку оно улучшает наше понимание молекулярных механизмов, которые контролируют архитектурные особенности, связанные с урожайностью. — The quest for optimal plant architecture, «Биомолекула»: «Растения-биофабрики».

Структурка

Карта таинственных аллостерических сайтов

Влияние мутаций на свойства белка — вопрос, который уже долгое время волнует ученых. При этом на свойства белка могут влиять не только мутации в функциональных сайтах, но и в так называемых аллостерических сайтах, которые топологически независимы от функциональных. В новом исследовании был использован метод глубокого мутационного сканирования (deep mutational scanning), чтобы создать карту аллостерических сайтов. Проверен он был на SH3 и PDZ доменах. Как пишут в посвященной этому исследованию заметке в Nature, такой метод представлен впервые и будет очень полезен для использования в изучении и поиске лекарств и биотехнологии. Кроме того, он довольно прост и может быть использован и генетиками, и биофизиками (что звучит очень заманчиво!). — Democratizing the mapping of gene mutations to protein biophysics, Mapping the energetic and allosteric landscapes of protein binding domains, «Биомолекула»: «Аллостерические регуляторы GPCR: ключи от всех замков», «Новый вид ингибирования ферментативной активности».

Наукометрия

«Назови меня смешно — и посмотри как будут цитировать».
Подпись: Твоя статья.

Наверняка вам не раз попадались на глаза забавные названия научных статей? Как часто хотелось прочитать хотя бы абстракт, чтобы понять — а что же кроется за этим названием? А вот в препринте (пока что нигде не опубликованном и, ясно, не прошедшим рецензирование), который появился на сервере biorxiv.org и который удостоился заметки в Nature, утверждают, что статьи с забавными названиями чаще цитируются. Авторы этого исследования проанализировали 2439 статей, опубликованных в 2000 и 2001 годах в девяти журналах, посвященных эволюции и экологии. Далее название статьи ранжировалось от «совершенно серьезного» до «невероятно смешного». А далее авторы смотрели на то, как связан уровень забавности названия и число цитирований, и получили уже указанный нами результат. Есть ли здесь место для сомнения? Конечно есть. Во-первых, статьи с очень смешными названиями цитировали реже, чем с чуть менее смешными. Кажется очевидным здесь поразмышлять на тему того, что чрезмерно цепляющее название может даваться исследованиям, которые не особенно важные и серьезно сделанны в плане научной значимости. А может, конечно же, быть и наоборот. Во-вторых, некоторым указанием на важность публикации авторы исследования отметили еще и наличие самоцитирований, что тоже порой сомнительно. Существует множество причин для самоцитирования: от желания накрутки цитирований до действительной необходимости дать отсылку к научному исследованию. Есть и другие причины для скептического отношения к результатам данного исследования. В общем, будем ждать продолжения! — You must be joking: funny paper titles might lead to more citations, If this title is funny, will you cite me? Citation impacts of humour and other features of article titles in ecology and evolution, «Биомолекула»: «11 простых правил написания научных обзоров», «Джеральд Графф, Кэти Биркинштайн: „Как писать убедительно“» (рецензия).

Вирусология

Причины тяжелого ковида

Небольшая заметка в Nature рассказывает о новых данных в изучении того, что же вызывает тяжелое течение коронавирусной инфекции. Если кратко, то иммунные клетки, которые инфицированы вирусом SARS-CoV-2, могут вызывать сильную воспалительную реакцию. А она, в свою очередь, влияет на тяжесть течения заболевания. Этому посвящены два научных исследования — одно уже опубликовано в Nature, а другое находится на сервере препринтов bioRxiv.— What triggers severe COVID? Infected immune cells hold clues, FcγR-mediated SARS-CoV-2 infection of monocytes activates inflammation, Inflammasome activation in infected macrophages drives COVID-19 pathology, «Биомолекула»: SARS-Co-V2.

Новые данные о происхождении РНК-вирусов: судя по новым морским видам, это более вольные родственники транспозонов

Живые организмы для хранения генетической информации используют ДНК, так же как и большая часть вирусов. Однако другая часть хранит и распространяет свои гены через РНК — молекулу, которую клетки используют как временный носитель для генетической информации. Например, матричная РНК в клетке передает последовательность, по которой, как по инструкции, собираются белки. РНК — нестабильная молекула, которая легко разрушается, поэтому изучать ее тяжело. Происхождение РНК вирусов исследовано мало, а их роль на Земле, помимо заражения животных и человека, тоже полна белых пятен. Стереть эти пятна попробовал коллектив американских и французских вирусологов на примере морских вирусов. Самая интересная часть исследования — конечно, об эволюции вирусов.

Авторы изучили тысячи новых морских вирусов и идентифицировали новый тип Taraviricota, который заполняет некоторые пробелы в происхождении РНК-вирусов. Судя по Taraviricota, РНК вирусов имеет общего предка с ретроэлементами — частями генома, которые способны размножаться отдельно от хромосом и перемещаться в новые части генома в виде РНК. Ученые предположили, что этот общий предок мог быть элементом РНК, который размножался и распространялся как вирус, но без вирусной оболочки — капсида.

Подобные Taraviricota предки РНК-вирусов могли получить преимущества над ДНК-вирусами, когда возникли их новые жертвы — эукариотические клетки и организмы. Эукариоты приобрели ядерную оболочку, которая защитила собственный геном от проникновения вирусной ДНК. Однако это защитное преимущество могло способствовать эволюции РНК-вирусов — ведь информация из РНК считывается в цитоплазме, а не в ядре.

Вдобавок ко всему, исследователи обнаружили, что у РНК-вирусов есть ранее неизвестная мишень для атак. Оказалось, что некоторые виды Taraviricota способны заражать митохондрии. Это возможно благодаря тому, что митохондрии — особые клеточные органоиды с собственным генетическим материалом и аппаратом для синтеза белков, который могут использовать вирусы. — Cryptic and abundant marine viruses at the evolutionary origins of Earth’s RNA virome.

Комментарии