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.

Эволюционная биология

1 + 1 = 3. О необычной эволюции бабочек

Гибридизация двух видов часто приводит к образованию стерильного потомства, однако существуют и исключения. Иногда виды могут постепенно сливаться в один на протяжении поколений, как, например, вымерший колумбийский мамонт, который стал потомком скрещивания популяций шерстистого мамонта и популяции, произошедшей от степного мамонта. Однако существует еще и третий вариант — новый вид может образоваться путем скрещивания двух видов, и все виды могут сосуществовать вместе. Именно это, как оказалось, наблюдается у бабочек Heliconius elevatus — они произошли от древней связи двух видов геликонид: H. pardalinus и H. melpomene, которая произошла 180 тысяч лет тому назад.

Более десяти лет эволюционный биолог Нил Россер изучал этих бабочек, в том числе и в Амазонке. Оказалось, что 99 процента генома H. elevatus совпадает с геномом H. pardalinus. Однако один процент от H. melpomene дал им черты, важные для выживания: гены, контролирующие состав феромонов, а также узора крыла. При этом новые черты позволили им сосуществовать с родительскими видами и оставаться отдельной веткой в древе жизни. — Striking Amazonian butterfly is result of ancient hybrid event, «Биомолекула»: «Аллополиплоидия, или Как разные геномы научились жить под одной крышей».

Охрана окружающей среды

Австралийские ящерицы учатся выживать с помощью жабок

Борьба с инвазивными видами — сложный процесс, которые не ограничивается только отловом и умерщвлением. Иногда нужно мыслить нестандартно. Так сделали австралийские ученые, выпустив 200 тысяч яиц и головастиков тростниковой жабы — вида, чей кожный секрет способен убить животное больше себя от куолл до рептилий.

Ящерица Varanus panoptes — одна из жертв тростниковой жабы. Уничтожение этих рептилий опасно для местных экосистем, так как они являются одним из основных хищников. Однако, как показала исследовательница Джорджия Уорд-Фиар, ящерицы, попробовавшие на вкус молодых жабок, не умирают, но больше и не пытаются пробовать их на вкус.

Именно такой подход попытались использовать ученые, которые в течение трех лет выпускали молодняк жаб. За эти три года популяция V. panoptes не только не сократилась, но и восстановилась. Такой подход, возможно, будет применяться более широко в борьбе с инвазивными видами. — Young toads are teaching Australian lizards to avoid deadly snacks, «Биомолекула»: «Инвазивные виды России. Угроза и борьба с ними».

Микробиология

Бактерии в кишечнике комаров против болезнетворных вирусов

В борьбе с инфекциями, которые переносятся животными, метод «отловить и уничтожить» также не является оптимальным. Однако в отсутствие действующих вакцин, например, от лихорадок Денге и Зика, он остается единственным. Впрочем, недавнее исследование китайских ученых показывает, что искать ответ стоит в самих комарах.

Исследователи отправились отлавливать комаров Aedes albopictus, резервуар этих инфекций. После того, как они привлекли собой насекомых, они отловили комаров и исследовали микробиом их кишечника. В нем они обнаружили более 50 видов бактерий. Одна из них оказалась способной снижать уровень вируса лихорадки Зика и Денге, а также снижать уровень заражения у мышей. Это происходит из-за выделения этими бактериями фермента, который не дает вирусу заразить клетки.

Такой подход еще далек до исследований на людях, но действительно интересен для последующего изучения. — A naturally isolated symbiotic bacterium suppresses flavivirus transmission by Aedes mosquitoes, «Биомолекула»: «Вирус Зика: мнимая паника или реальная угроза?».

Иммунология

Как образуются дендритные клетки?

Дендритные клетки — важная популяция лейкоцитов, ответственная за представление антигена Т-лимфоцитам. Они образуются в костном мозге, где важную роль играет лиганд Flt3L, который связывается с белком CD135.

Что происходит дальше, исследовали американские и немецкие иммунологи. Они определили, что в процессе дифференцировки клеток-предшественников в дендритные клетки у мышей участвуют белки, связанные с метилированием белков, факторы сигнального пути mTOR, а также репрессор транскрипции Trim33. Функция этого белка оказалась ключевой для дифференцировки в дендритные клетки, что потенциально важно для понимания болезней, связанными с иммунной и онкологической патологией. — Genome-wide screening identifies Trim33 as an essential regulator of dendritic cell differentiation, «Биомолекула»: «Дендритные клетки: профессиональные разведчики в „Опухолевой войне“».

Биотехнологии

Улучшение системы праймированного редактирования. Стабилизация РНК важна для этого процесса.

Системы по редактированию генома непрерывно развиваются. В 2019 году учеными из Гарварда был создан новый способ — праймированное редактирование. С его помощью можно скорректировать последовательности: внести делеции, вставки или редактировать отдельные нуклеотиды без образования двухнитевых разрывов ДНК.

Помимо модифицированного белка Cas9, в составе редактирующего комплекса измененная гидовая РНК, в которой «записана» область, которую нужно распознать, а также информация, которую нужно внести. Кроме того, к белку Cas9 присоединена обратная транскриптаза. Такой модифицированный метод не только увеличивает эффективность, но и снижает количество off-target эффектов. А значит, метод может быть потенциально безопасней для CRISPR-Cas9 клинической терапии.

Однако этот метод может быть и усовершенствован. Группа американских исследователей провела поиск факторов, которые могли улучшить эффективность этого процесса. Они обнаружили фактор La, который взаимодействует с 3′ концами модифицированной гайд-РНК и стабилизирует ее. На основе La разработан новый фьюжн белок для праймированного редактирования генома. — Improving prime editing with an endogenous small RNA-binding protein, «Биомолекула»: «CRISPR-эпопея и ее герои».

Репарация ДНК

ДНК-полимераза θ не такая, какой кажется

В журнале Molecular Cell необычное событие — отзыв статьи с последующей ее новой интерпретацией. В 2021 году лаборатория Сильви Дублие опубликовала статью, описывающую новую черту ДНК-полимеразы Тета (Pol θ). Этот белок необходим для одного из видов репарации двухцепочечных разрывов ДНК. В этом процессе происходит обрезание свободных 3’-концов разрывов, которые заполняются полимеразой тета. Авторы ранее предполагали, что она способна как заполнять разрывы, так и зачищать концы. Однако последующие эксперименты показали, что механизм этого процесса совсем не такой как предполагалось, а для заполнения разрывов ДНК полимеразе требуются GC-богатые олигонуклеотиды. Так что первоначальная статья была отозвана, а новые данные опубликованы в свежем номере журнала Molecular Cell. — Human DNA polymerase θ does not harbor intrinsic nuclease activity, «Биомолекула»: «Биологическая машина репарации ДНК».

Клеточный цикл

Как распутываются хромосомы в митозе

Каждая хромосома — это сантиметры ДНК, которые в процессе митоза должны конденсироваться в плотную структуру. Но как этот процесс контролируется, и могут ли они в процессе запутаться? Оказалось, что да. На стадии митоза хроматиды образуют узлы сами с собой, что не наблюдается в интерфазе клетки. Распутываются эти узлы в процессе перехода от митоза в интерфазу. В этом процессе участвует топоизомераза II, которая меняет свою активность. Большинство узлов распутывается в процессе перехода от анафазы к телофазе. При этом топоизомераза производит расслабление сверхспирализованных участков ДНК. Образование новых производится путем снижения ее активности. Остальные узлы распутываются при переходе в интерфазу при стабилизации нормальных участков хромосом. — Mitotic chromosomes are self-entangled and disentangle through a topoisomerase-II-dependent two-stage exit from mitosis, «Биомолекула»: «Организовать геном: запутанная история гипотез и экспериментов».

Эмбриология

Давление регулирует образование резцов у мышей

Процесс образования органов координируется множеством факторов. Иногда они локализованы в виде узелков с концентрированным присутствием морфогенов. Примером этому может служить гензеновский узелок, координирующий процесс гаструляции и секретирующий белки VG1, NODAL, SHH и другие.

Американские исследователи проанализировали эмбриональное развитие резцов мышей и обнаружили, что эмалевый узелок, важный для их развития, использует механическое воздействие на окружающие ткани.

Клетки в эмалевом узелке пролиферируют, сдавливая ткани и приводя к образованию региона с высоким давлением. Это, в свою очередь, влияет на распределение белка YAP, который становится цитоплазматическим в клетках под высоким давлением или остается в ядре в клетках, которые сопротивляются давлению. Это приводит к формированию действующего эмалевого узелка и образованию резцов у мышей. — Proliferation-driven mechanical compression induces signalling centre formation during mammalian organ development, «Биомолекула»: «Программируемый морфогенез многоклеточных систем».