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.

Биохимия

Как осьминоги находят путь к размножению

У самцов осьминога есть гектокотиль — щупальце, с помощью которого они передают сперматофоры в область яйцеводов самки. Но долгое время оставалось неясно, как именно эта стратегия работает и что помогает мужской особи (конкретнее — гектокотилю) в навигации.

Новое исследование показало, что ключевую роль здесь играет прогестерон — гормон, который вырабатывается в яичниках самки. Оказалось, что он активирует нервные клетки гектокотиля, запускает его самостоятельные движения и усиливает у самца поисковое брачное поведение. Иными словами, гормон самки не просто участвует в репродукции, но и буквально помогает самцу найти нужный путь.

Сенсорные клетки в гектокотиле несут рецептор CRT1, который позволяет этой конечности работать как своеобразному сенсорному органу. Благодаря этому гектокотиль не только доставляет сперму, а становится двойной системой — и органом спаривания, и органом химического чувства.

Авторы также проследили, как такие рецепторы могли появиться в ходе эволюции. По их данным, они произошли от более древних рецепторов нейромедиаторов, а затем у головоногих моллюсков расширялись и тонко настраивались под новую функцию. Это дает редкую возможность увидеть, как на молекулярном уровне возникает сенсорная инновация, способная менять поведение животных. — A sensory system for mating in octopus, «Биомолекула»: «Осьминожий геном».

Когнитивная этология

Шмели почувствовали ритм и (снова!) оказались способны к кросс-модальному восприятию

До сих пор абстрактное восприятие ритма — то есть умение узнавать одну и ту же временную схему независимо от скорости и даже сенсорного канала — было убедительно показано лишь у немногих птиц и млекопитающих, в основном у видов, способных к сложному вокальному обучению. Теперь оказалось, что такой навык есть и у шмелей. В эксперименте свободно летающих шмелей обучили различать две повторяющиеся последовательности световых вспышек, причем дизайн был устроен так, чтобы они не могли опираться на простые локальные подсказки, а действительно улавливали общий ритмический рисунок. После обучения шмели продолжали узнавать эти паттерны даже тогда, когда их ускоряли или замедляли. Более того, насекомые, обученные на вибрационных ритмах, переносили это знание на эквивалентные световые последовательности, что говорит о кросс-модальном восприятии ритма. Иными словами, мозг шмеля способен не просто реагировать на повторение сигналов, а формировать обобщенное представление о сложной временной структуре. Это особенно важно потому, что показывает: чувство ритма может опираться на более универсальные и древние механизмы обработки времени у животных. — Flexible, abstract rhythm perception in bumble bees, «Биомолекула»: «Генетические корни социальности: от пчелиного улья к человеческому обществу».

Нейронаука

Тау-белок: интгеративный взгляд для формирования терапии

Тау-белок давно известен как белок, связанный с микротрубочками — внутренним «каркасом» нейрона, который помогает поддерживать его форму и транспортировать вещества внутри клетки. Но со временем стало ясно, что его роль гораздо шире. Проблема в том, что при ряде нейродегенеративных заболеваний — так называемых таупатиях — этот белок начинает неправильно собираться, образует агрегаты и оказывается связан с гибелью нервных клеток. До сих пор не вполне понятно, какую именно функцию тау-белок выполняет в здоровом нейроне. Авторы обзора предлагают смотреть на тау сразу с нескольких сторон: как на белок, регулирующий микротрубочки, как на молекулу, склонную к самосборке и образованию токсичных агрегатов, а также как на участника множества других клеточных взаимодействий. Такой подход, по их мнению, поможет лучше понять, в какой момент нормальный тау-белок становится токсичным, и открыть путь к более точной терапии заболеваний, связанных с его патологией. — Beyond microtubule regulation: the multifaceted roles of tau in neuronal function and dysfunction, «Биомолекула»: «Заговор с целью нейродегенерации: бета-амилоид и тау-белок».

Рецептор AhR — потенциальный тормоз регенерации аксонов?

Исследование показало, что после повреждения нейронов AhR помогает клетке справляться со стрессом и сохранять белковый гомеостаз, но одновременно мешает восстановлению аксона. Механистические исследования показали, что активация AhR после повреждения аксона усиливает поддержание белкового баланса и стресс-ответные программы, помогая сохранять целостность ткани. Когда работу этого белка подавляли или удаляли, нейроны активнее запускали ростовые программы, лучше восстанавливали поврежденные отростки и давали более выраженное функциональное восстановление в моделях травмы периферических нервов и спинного мозга. Авторы предполагают, что плохая регенерация в нервной системе связана не только с нехваткой ресурсов для роста, но и с тем, что клетка переключается в защитный режим. Это делает AhR потенциальной мишенью для будущих методов лечения травм нервной системы. — AhR inhibition promotes axon regeneration via a stress–growth switch, «Биомолекула»: «Регенерация: мы ее утратили, или не всё потеряно?».

Иммунология

Митохондрии — слабое место дендритных клеток?

Авторы данной работы предполагают: эффективность противоопухолевого иммунитета во многом зависит от состояния митохондрий в дендритных клетках cDC1. Именно эти клетки представляют опухолевые антигены и запускают CD8+ Т-клетки. Исследователи обнаружили, что внутри опухоли cDC1 находятся в разных митохондриальных состояниях, а их функциональность определяется белком OPA1, который поддерживает энергетический обмен, окислительно-восстановительный баланс и целостность дыхательной цепи. Через регуляцию фактора NRF1 OPA1 помогает cDC1 сохранять способность к презентации антигенов и активации Т-клеточного ответа. Однако по мере роста опухоли у этих клеток снижаются мембранный потенциал и объем митохондрий, а также ослабевает сигнальный путь OPA1—NRF1, из-за чего cDC1 теряют противоопухолевую эффективность. При этом введение в опухоль cDC1 с «поляризованными», то есть функционально более сохранными митохондриями, улучшало иммунный ответ у мышей, особенно в сочетании с терапией ингибиторами контрольных точек. Таким образом, работа показывает, что митохондриальный метаболизм — это не просто фоновая клеточная «энергетика», а важная мишень для усиления иммунной терапии рака. — Mitochondrial metabolism and signaling direct dendritic cell function in antitumor immunity, «Биомолекула»: «Тайная жизнь митохондрий».

Бактериология

ИИ помог открыть миллионы новых защитных систем бактерий

Бактерии постоянно находятся под атакой вирусов и защищаются с помощью разнообразных иммунных механизмов — от уже известных систем вроде CRISPR до множества менее изученных. Однако насколько велико это разнообразие? Этот вопрос и решали исследователи. В двух независимых работах они применили методы машинного и глубокого обучения, чтобы масштабно «просканировать» бактериальные геномы и предсказать новые системы антивирусной защиты. Модели анализировали не только последовательности белков, но и их геномный контекст — например, расположение в так называемых «островках защиты» или рядом с профагами (геномом фага, вставленного в хромосомную ДНК бактериальных клеток). В результате удалось обнаружить сотни тысяч потенциальных семейств защитных белков, причем подавляющее большинство из них ранее никак не связывали с иммунитетом. В одном из подходов (GeneCLRDF), объединяющем информацию о последовательностях и геномной организации, точность предсказаний достигала 99%, что позволило выйти далеко за пределы классических методов, основанных на сходстве последовательностей. Экспериментальная проверка части предсказаний подтвердила, что среди них действительно есть ранее неизвестные системы защиты, работающие в разных бактериях. В целом, анализ более 32 тысяч геномов показал, что около 1,5% всех генов бактерий могут быть связаны с защитой от вирусов, а суммарно было предсказано около 2,4 миллиона антивирусных белков и десятки тысяч потенциальных оперонов. — Protein and genomic language models uncover the unexplored diversity of bacterial immunity.