https://biolabmix.ru/catalog/rna-transcription-mrna/?erid=LdtCKWnpq
Подписаться
Оглавление
Биомолекула

SciNat за апрель 2023 #3: осьминоги, медведи, Юпитер и псилоцибин

SciNat за апрель 2023 #3: осьминоги, медведи, Юпитер и псилоцибин

  • 278
  • 0,1
  • 0
  • 1
Добавить в избранное print
Дайджест

Осьминоги используют хемотактильные рецепторы в присосках на щупальцах, чтобы «ощутить вкус на ощупь» при иссследовании морского дна. Эти белки произошли от рецепторов нейротрансмиттеров, чтобы позволить осьминогам обнаруживать плохо растворимые органические продукты при контакте с ними. — Sensory specializations drive octopus and squid behaviour, Structural basis of sensory receptor evolution in octopus.

В новом выпуске SciNat вас удивят осьминоги и медведи, Юпитер и новый способ исследовать климатические изменения, а также другие новости из области нейробиологии и медицины.

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.

Молекулярная биология

Что нового ученые узнали о хеморецепции у осьминогов?

Молекулярный биолог Николас Беллоно из Гарвардского университета в Кембридже, штат Массачусетс, и его группа изучали калифорнийского двухточечного осьминога (Octopus bimaculoides), когда они обнаружили характерную структуру на поверхности клеток щупалец животного. Беллоно подозревал, что эта структура действует как рецептор для химических веществ в окружающей среде осьминога. Он связался с нейробиологом Райаном Хиббсом из Калифорнийского университета в Сан-Диего, который изучает рецепторы, архитектурно похожие на структуры осьминогов, обнаруженные командой Беллоно: оба типа состоят из пяти бочкообразных белков, сгруппированных в полую трубку.

Когда исследователи изучили геном осьминога, они обнаружили 26 генов этих бочкообразных белков, которые можно было перетасовать, чтобы создать миллионы различных комбинаций из пяти частей, определяющих различные вкусы. Исследователи обнаружили, что рецепторы осьминога имеют тенденцию связываться с «жирными» молекулами, которые не растворяются в воде. Это позволяет предположить, что они оптимизированы для обнаружения химических веществ на таких поверхностях, как кожа рыбы, морское дно или собственная икра осьминога.

Авторы считают, что большое разнообразие молекул в присосках может позволить осьминогу быстро определить, что он пробует на вкус, без необходимости отправлять эту информацию в мозг для обработки!

Во втором исследовании в журнале Nature Беллоно, Хиббс и их коллеги изучали, как эти химические рецепторы возникли у головоногих. Рецепторы, по-видимому, произошли от тех, которые многие другие организмы используют для передачи сигналов через нервную систему.

Исследователи сравнили рецепторы осьминога с рецепторами, обнаруженными в присосках щупалец полосатого кальмара Sepioloidea lineolata, и обнаружили, что рецепторы кальмара реагируют на молекулы, которые вызывают горький вкус. Это говорит о том, что кальмар может принять или отклонить свою добычу в зависимости от конкретного вкуса.

Анализ геномов кальмаров и осьминогов показал, что рецепторы развились независимо после того, как предки кальмаров и осьминогов разошлись около 300 миллионов лет назад, приобретая со временем новые свойства. Необходимость в различных типах рецепторов имеет смысл: кальмары плавают в воде, видят свою добычу и выбрасывают щупальца, чтобы поймать ее, а это означает, что их присоски не чувствуют вкуса рыбы, пока не коснутся ее. Но для осьминогов, которые, как правило, сидят на морском дне и ощупывают добычу, наличие множества чувствительных присосок на щупальцах имеет решающее значение. — Sensory specializations drive octopus and squid behaviour, Structural basis of sensory receptor evolution in octopus.

Потенциально новые подходы к лечению опиоидной зависимости

Героин является опиоидным агонистом, которым обычно злоупотребляют из-за его эйфорического эффекта. С момента его синтеза в конце девятнадцатого века популярность героина как рекреационного наркотика падала. За последние три десятилетия потребление героина снова увеличилось, и все же фармакология героина все еще плохо изучена. После попадания в организм героин быстро деацетилируется до 6-моноацетилморфина (6-МАМ), который затем деацетилируется до морфина. Таким образом, в литературе давно сложилось представление о том, что героин — это не более чем пролекарство. В отличие от прежних взглядов, исследователи считают, что существует более сложное взаимодействие между героином и его активными метаболитами: 6-МАМ, морфином и морфин-6-глюкуронидом (M6G).

Получается, что героин и морфин фармацевтического качества уже представляют собой жизнеспособные стратегии замены для расстройств, связанных с употреблением героина. Предполагается, что 6-MAM и M6G или соединения, которые имитируют их характерные фармакокинетические/фармакодинамические профили, должны стать предметом исследований, направленных на разработку разнообразных и персонализированных препаратов и лечебных программ. — Heroin and its metabolites: relevance to heroin use disorder, «Биомолекула»: «Идеальный опиоид, или Как избавиться от Дамоклова меча».

Нейробиология

Ацетилхолин не перестает удивлять

Ацетилхолин играет важную роль в фундаментальных аспектах познания. Исследования, в которых картировали активность и функциональную связность холинергических нейронов, показали, что аксоны базальных холинергических нейронов переднего мозга иннервируют паллиум (плащ мозга) с гораздо бóльшей топографической и функциональной организацией, чем предполагалось раньше. Вместе с результатами исследований с использованием новых зондов, которые позволяют обнаруживать высвобождение ацетилхолина с высоким пространственным и временным разрешением, эти результаты указывают на участие холинергических сетей в «связывании» различных моделей поведения, которые способствуют познанию. — Basal forebrain cholinergic signalling: development, connectivity and roles in cognition, «Биомолекула»: «Ацетилхолин и кортикостероид кортизол как маркеры снижения когнитивных функций».

Волшебные грибы и центральная миндалина (на крысах)

В исследовании ученые продемонстировали, что псилоцибин и его активный метаболит псилоцин вызывают быстрое и длительное улучшение симптомов при различных аффективных психических заболеваниях. Однако специфические для региона изменения, лежащие в основе этих терапевтических эффектов, остаются относительно неизвестными. Центральная миндалина (CeA) является основной областью в расширенной миндалине, которая нарушается при аффективных психических расстройствах. Исследователи измерили активность CeA, используя маркер активности c-Fos, и реактивность CeA, используя фотометрию волокон в сочетании с аверсивным стимулом (подача воздуха в мордочку). Введение псилоцина крысам резко повышало активность центральной миндалины как у самцов, так и у самок. Также наблюдалось повышение стимул-специфической реактивности центральной миндалины только у самок. Напротив, псилоцин вызывал зависящее от времени снижение реактивности у самцов, но не у самок. Также была измерена поведенческая реакция на воздушную струйку. В результате ученые обнаружили зависящие от пола изменения в реакции на угрозу, но не в исследовательском поведении или общей локомоции. Это исследование предоставляет новые доказательства того, что однократная доза псилоцина вызывает специфические для пола, зависящие от времени и стойкие изменения реактивности центральной миндалины и поведенческих реакций на определенные компоненты аверсивного стимула. — Sex-specific effects of psychedelic drug exposure on central amygdala reactivity and behavioral responding.

Рецидив психоза и социальная изоляция

Психоз связан с высоким риском рецидива: у 67% людей рецидив возникает в течение одного года после первого эпизода. Данный систематический обзор направлен на критический анализ роли психосоциального стресса в рецидивах психоза у лиц с установленным психотическим расстройством. В этом обзоре был проведен систематический поиск в базах данных литературы Ovid (PsycINFO, EMBASE, MEDLINE) с момента создания до 28 февраля 2022 года; всего было использовано 16 исследований. Большинство исследований показали, что люди с психозом демонстрируют высокий уровень психосоциального стресса и с бóльшей вероятностью будут социально изолированы по сравнению со здоровыми людьми из контрольной группы. В большинстве исследований сообщается о статистически значимой связи между психосоциальным стрессом и рецидивом психоза, а также между социальной самоизоляцией и рецидивом психоза. Однако ни в одном исследовании не изучалась связь между высоким уровнем межличностной чувствительности и рецидивом психоза. Люди с психозом, как правило, испытывают высокий уровень психосоциального стресса и социальной изоляции, что, по-видимому, увеличивает риск рецидива психоза. Из-за высокого уровня неоднородности в литературе мы могли провести только описательный синтез результатов. Будущие исследования выиграют от использования метааналитического подхода. — The association between psychosocial stress, interpersonal sensitivity, social withdrawal and psychosis relapse: a systematic review.

Экология

Mimeusemia ceylonica — новый вид бабочек в Индии

В Индии впервые был замечен один из видов мотыльков — после того, как он был обнаружен на Шри-Ланке и описан в Британском музее Джорджем Хампсоном в 1893 году. Mimeusemia ceylonica был замечен Талаваипанди Суббая во время обследования мотыльков в Центре сохранения на основе сообщества Агастхьямалай (ACCC) в округе Тирунелвели в Тамилнаду.

Мотыльки невероятно важны для поддержания целостности экосистемы. Они являются источником пищи для птиц, летучих мышей и пауков; также они способствуют опылению и выступают в роли индикаторов здоровья окружающей среды и экосистемы. — Moth species spotted in India for the first time.

Обнаруженная Mimeusemia ceylonica

Обнаруженная Mimeusemia ceylonica. «Если мы проявим больше интереса к мотылькам, могут произойти многие открытия», — говорит Суббая.

Секретный белок медведей

Cидячий образ жизни может представлять серьезную опасность для здоровья, так как бездействие приводит к образованию тромбов в венах ног и легких. Тем не менее, такого не случается с медведями в спячке, которые лежат неподвижно в течение нескольких месяцев. Теперь исследователи знают, почему: медведи, впадающие в спячку, производят меньше белка, который помогает крови свертываться.

Когда дело доходит до сердечно-сосудистых заболеваний, только сердечные приступы и инсульты убивают больше людей, чем эти сгустки крови, которые приводят к состоянию, называемому тромбозом глубоких вен. Современные методы лечения и профилактики эффективны лишь частично и включают препараты, разжижающие кровь, что может привести к неконтролируемому кровотечению.

В течение двух зим исследователи шли по снегу, чтобы откопать спящих бурых медведей в GPS-ошейниках. Они усыпили 13 медведей транквилизаторами, взяли образцы крови, а затем вернули медведей в их берлоги, чтобы они смогли закончить спячку. Следующим летом они выследили тех же медведей и взяли еще образцы крови. Сотрудники Института биохимии Макса Планка искали сезонные различия в крови медведей, которые могли бы объяснить, почему она не сворачивается зимой.

Исследователи заметили, что белок под названием HSP47 был в изобилии в крови медведей летом, но практически исчезал зимой.

HSP47 на тромбоцитах активирует нейтрофилы, заставляя их образовывать «сетку», которая захватывает белки, патогены и клетки, что приводит к образованию тромбов. Поскольку медведи в спячке производят меньше HSP47, их кровь с меньшей вероятностью образует эти сети и, следовательно, менее склонна к свертыванию. — Now we know why hibernating bears don’t get blood clots.

Космос

Что могут рассказать «цветные» лунные затмения о климатических изменениях

Вулканические извержения выбрасывают в атмосферу большие объемы диоксида серы, которые в стратосфере превращаются в аэрозоли. Эти аэрозоли производят вулканическую пыль, которая может уменьшать поступающую солнечную радиацию, изменяя температуру поверхности Земли, осадки и атмосферную циркуляцию.

Таким образом, идентификация прошлых извержений вулканов может помочь уточнить время и характер климатических явлений, но современные методы дают противоречивые результаты.

В статье в журнале Nature Гийе и др. сообщают о подходе, который интерпретирует средневековые отчеты о лунных затмениях, в частности, о датах извержений вулканов, которые могли сформировать ключевой климатический переход. — The medieval Moon unveils volcanic secrets.

Цвета полных лунных затмений

Цвета полных лунных затмений.

(а) — темная Луна во время лунного затмения указывает на то, что стратосфера Земли содержит большое количество вулканических аэрозолей. Эта фотография была сделана в январе 2019 года, примерно через месяц после извержения вулкана Анак Кракатау в Индонезии. 
(б) — ярко-красноватая Луна дает предположение о том, что вулканические аэрозоли редки, как показано на этой фотографии, сделанной в январе 2001 г.
Гийе и др. использовали исторические отчеты о цветах лунных затмений, чтобы сделать вывод о климатическом воздействии вулканических извержений в период Высокого Средневековья (1100–1300).

The medieval Moon unveils volcanic secrets, фото предоставлено Джузеппе Донатьелло (CC0 1.0).

На Юпитер!

Европейское космическое агентство готовится запустить к Юпитеру миссию, которой Галилео Галилей мог бы гордиться. Зонд приблизится к трем из четырех больших спутников, открытых Галилеем в 1610 году, и в конечном итоге облетит самый большой, Ганимед, где будет искать доказательства скрытого океана под его ледяной поверхностью. В случае успеха это будет первый случай, когда какой-либо космический корабль будет вращаться вокруг естественного спутника, кроме Луны Земли.

Корабль Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) в настоящее время находится на вершине ракеты Ariane 5 на европейском космодроме в Куру, Французская Гвиана, и должен стартовать 14 апреля. — Jupiter mission will be first to orbit moon of another planet.

Комментарии