Партнер дайджеста — 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.

Эпигенетика

Метилирование CGI у мышей

Трансгенерационное эпигенетическое наследование у млекопитающих остается предметом дебатов. Ученые из США выяснили, что метилирование ДНК CpG-островков, ассоциированных с промоторами (CGI), может передаваться от родителей к их потомству у мышей. Исследователи создали мышиные эмбриональные стволовые клетки (ESCs), в которых специфически были метилированы и подавлены два гена, связанные с обменом веществ: Ankyrin repeat domain 26 и рецептор липопротеинов низкой плотности. Мыши с измененным метилированием ДНК были получены путем микроинъекции метилированных ESCs и проявляли необычные метаболические фенотипы. Приобретенное метилирование целевого CGI и фенотипические свойства передавались и сохранялись через несколько поколений. Наследуемое метилирование CGI подвергалось репрограммированию в родительских первичных половых клетках и затем было восстановлено в следующем поколении на постимплантационных стадиях. Результаты наблюдений могут иметь значение для понимания эволюционной биологии, а также этиологии, диагностики и профилактики ненаследственных заболеваний у людей. — Transgenerational inheritance of acquired epigenetic signatures at CpG islands in mice, «Биомолекула»: «Наследование и эпигеном».

Фотосинтез

Извлечение электронов из фотосистем

Фотосистемы II и I (ФСII и ФСI) представляют собой функциональные и структурные единицы белковых комплексов, которые осуществляют первичные фотохимические реакции фотосинтеза: поглощение света, преобразование энергии и перенос электронов. ФСII осуществляет фотолиз воды, а ФСI дополнительно активирует собранные электроны. Ранее исследователи применили новые подходы к улучшению фотосинтеза, основанные на извлечении зарядов из терминальных акцепторов электронов, но считалось, что более раннее извлечение электронов из фотовозбужденных реакционных центров невозможно из-за их расположения в фотосистемах. Однако, используя спектроскопию сверхбыстрого нестационарного поглощения in vivo, ученые из Великобритании и Германии провели раннее извлечение электронов непосредственно из фотовозбужденных ФСI и ФСII клеток цианобактерий и изолированных фотосистем с использованием электронных посредников, таких как DCBQ (2,6-дихлор-1,4-бензохинон) и метилвиологен. Результаты исследований открывают новые возможности для изучения и улучшения фотосинтеза для биотехнологий. — Photosynthesis re-wired on the pico-second timescale, «Биомолекула»: «Фотосинтез в образах».

Иммунология

Рецептор к иммуноглобулину M

Иммуноглобулины M (IgM) — класс антител, которые появляются первыми во время эмбрионального развития и гуморального иммунного ответа. IgM могут существовать в нескольких различных формах, включая мономерный, мембраносвязанный IgM в комплексе В-клеточного рецептора (BCR), пентамерный и гексамерный IgM в сыворотке, а также секреторный IgM на поверхности слизистой оболочки.

Рецептор FcμR — единственный IgM-специфический рецептор у млекопитающих, который распознает различные формы IgM для регуляции разнообразных иммунных реакций. Однако лежащие в их основе молекулярные механизмы остаются неизвестными. Китайские исследователи описали структурную основу взаимодействия FcμR-IgM с помощью кристаллографии и криоэлектронной микроскопии. Результаты их работы раскрывают сложные механизмы восприятия IgM с помощью FcμR. — Immunoglobulin M perception by FcμR, «Биомолекула»: «12 методов в картинках: иммунологические технологии».

T21 против тау

Агрегаты тау-белка вызывают нейродегенеративные заболевания. Пассивно переносимые антитела (Ab) могут воздействовать на тау-белки, но механизмы защиты были неясны. В своем исследовании ученые из Великобритании использовали модели клеток и животных, чтобы продемонстрировать следующее: цитозольный рецептор Ab и лигаза E3 TRIM21 (T21) могут защищать от тау-патологии. T21 взаимодействует с комплексами tau-Ab, интернализованными в цитозоль нейронов, что предотвращает агрегацию. Мыши без T21 теряют Ab-опосредованную защиту. Иммунотерапия может быть нацелена на цитозольный компартмент в борьбе с нейродегенеративными заболеваниями. — Cytosolic antibody receptor TRIM21 is required for effective tau immunotherapy in mouse models, «Биомолекула»: «Заговор с целью нейродегенерации: бета-амилоид и тау-белок».

Ноцицепторы контролируют дендритные клетки

Взаимодействия между ноцицепторами и дендритными клетками могут модулировать иммунные ответы в барьерных тканях. Исследователи из США выяснили, что ноцицепторы контролируют дендритные клетки тремя способами: (1) высвобождая пептид, связанный с геном кальцитонина, (2) индуцируя потоки кальция и деполяризацию мембран дендритных клеток, (3) усиливая продукцию цитокинов. Хемокин CCL2, полученный из ноцицепторов, способствует воспалению и адаптивным реакциям против кожных антигенов (3). — Multimodal control of dendritic cell functions by nociceptors, «Биомолекула»: «Дендритные клетки: профессиональные разведчики в „Опухолевой войне“».

Генетика

Смешанная ДНК африканского народа

Африканский народ суахили торговал через Восточную Африку и Индийский океан и был одним из первых приверженцев ислама. Исследование, проведенное международной командой ученых, показало, что люди из прибрежных городов Восточной Африки имели ДНК преимущественно африканских предков женского пола и азиатских предков, населявших, в частности, Персию и Индию. Смешение африканских и азиатских генов началось примерно в 1000 году нашей эры. В это время началось принятие ислама людьми суахили. До 1500 года нашей эры предки из Юго-Западной Азии были в основном связаны с персами, а после этого периода времени их ДНК содержала все больше генов арабских предков. Последующие взаимодействия с азиатскими и африканскими людьми еще больше изменили происхождение современных представителей суахили по сравнению со средневековыми людьми. — Entwined African and Asian genetic roots of medieval peoples of the Swahili coast, «Биомолекула»: «В поисках „национального генотипа“».

Метаботропный глициновый рецептор

Глицин является нейротрансмиттером с неизвестными медленными нейромодулирующими эффектами. GPR158 был идентифицирован как метаботропный рецептор глицина. Глицин и таурин связываются с Cache-доменом GPR158, ингибируя активность RGS7-Gβ5. Глицин ингибирует выработку вторичного мессенджера аденозин-3’,5’-монофосфата и регулирует возбудимость нейронов коры головного мозга. Эта система играет роль в процессе познания и развитии аффективных состояний. — Orphan receptor GPR158 serves as a metabotropic glycine receptor: mGlyR, «Биомолекула»: «Глицин: часть 1. Мал да удал: глицин в живой природе», «Глицин: часть 2. Нейромедиатор и мем».

Биохимия

Предсказатель функций ферментов

Ученые из США разработали модель машинного обучения CLEAN (contrastive learning—enabled enzyme annotation), основанную на контрастном обучении, которое точно предсказывает функцию фермента. Модель превосходит существующие инструменты. Авторы экспериментально подтвердили предсказанные функции 36 ферментов, добившись превосходной точности. Модель CLEAN полезна для геномики, синтетической биологии и биокатализа. — Enzyme function prediction using contrastive learning.

Нейробиология

Нейроны внутреннего компаса

Нейроны направления головы (head direction cells — HD cells) выполняют функцию внутреннего компаса головного мозга. Эта система привязывается к локальным сигналам и поддерживает стабильное смещение при вращении. Однако механизмы, лежащие в работе нейронов направления головы, до конца не изучены. Записи популяции таламических HD-клеток проводились во время контролируемого вращения визуального ориентира. Результаты показали, что активность популяции HD-нейронов варьировалась по второму измерению, известному как усиление сети, которое предсказывало динамику перестройки и дрейфа. Усиление сети также сохранило в памяти след ранее отображавшихся ориентиров в темноте. Кроме того, сеть HD-клеток вернулась к своей исходной позиции после кратковременного воздействия повернутых сигналов. Была предложена вычислительная модель, чтобы формализовать, как нейронный компас адаптируется к изменяющимся сигналам окружающей среды. Результаты этого исследования бросают вызов традиционному взгляду на HD-систему как на одномерную сеть и проливают свет на то, как она взаимодействует с сигналами. — Population dynamics of head-direction neurons during drift and reorientation.

Палеонтология

Лошади и американцы

Лошадь имеет сакральное значение во многих культурах коренных народов на юго-западе Северной Америки и Великих равнинах. Но до сих пор непонятно, когда и как лошади впервые интегрировались в образ жизни коренных народов. Ученые из США провели исследование останков лошадей, объединив геномные, изотопные, радиоуглеродные и палеонтологические данные. Лошади быстро распространились с юга в северные Скалистые горы и центральные равнины, вероятно, к первой половине 17 века. Они были глубоко интегрированы в общества коренных народов до прибытия европейцев, что нашло отражение в их культуре. — Early dispersal of domestic horses into the Great Plains and northern Rockies.

Новый взгляд на зубы динозавров

Согласно исследованию, проведенному учеными из разных стран, у крупных динозавров-теропод, возможно, не были обнажены краевые зубы, как считалось ранее. Исследователи предполагают, что полное покрытие зубов динозавров внеротовыми тканями вполне вероятно и согласуется с закономерностями, наблюдаемыми у современных амниот. Гистологический анализ образцов зубов крокодилов и теропод, включая Tyrannosaurus rex, подтверждает этот вывод. Это открытие имеет значение для понимания морфологии рта динозавров и других животных с большими зубами. — Theropod dinosaur facial reconstruction and the importance of soft tissues in paleobiology.

Океанология и климатология

Потепление абиссальной зоны океана

Глубинная циркуляция океана способствует распределению тепла, углерода, кислорода и питательных веществ по всему Мировому океану. Однако существует тенденция к потеплению, наблюдаемая в глубинном океане в южных широтах. Связать изменения с конкретными движущими силами сложно из-за ограниченности измерений и погрешностей в связанных климатических моделях в регионе. Кроме того, прогнозирование будущих изменений остается неопределенным, поскольку последние прогнозы скоординированных моделей климата не учитывают динамическое таяние ледяных щитов.

Чтобы устранить эти пробелы в понимании, исследователи из Австралии использовали совмещенную модель «океан—морской лед», чтобы исследовать влияние сценария с высокими выбросами на глубинное потепление в течение следующих трех десятилетий. Результаты показывают, что глубинное потепление ускорится из-за поступления талой воды вокруг Антарктиды. Эта талая вода вызывает сокращение антарктических донных вод (АДВ), что открывает путь теплым глубинным водам к континентальному шельфу. Следовательно, сокращение образования АДВ приводит к потеплению и старению абиссальной зоны океана, что согласуется с измерениями. В отличие от этого, прогнозируемое ветровое и тепловое воздействие мало влияет на свойства, возраст и объем АДВ.

Результаты работы исследователей демонстрируют критическую важность талой воды Антарктики в изменении абиссальной зоны океана с последствиями для глобальной биогеохимии океана и климата, которые могут иметь долгосрочные последствия. — Abyssal ocean overturning slowdown and warming driven by Antarctic meltwater.