Nature #560 (7718) + онлайны: разгоряченное море, азотные колебания и структурный подход к защите от запахов

• Биохимия, ферменты. Катализаторы, работающие «кооперативно», способствуют более эффективному протеканию реакций, в отличие от катализаторов, предпочитающих «последовательный» подход к процессу катализа. Американские ученые решили объединить преимущества биологических каталитических систем (совместное действие и способность к кооперации) и искусственных химических катализаторов (высокая реакционная способность), разработав ряд хемоферментативных реакций. В таких реакциях участвуют как ферменты, так и искусственные катализаторы. В частности, ученые сообщают о новом классе кооперативной хемоферментативной реакции, сочетающей в себе энзим и фотокатализатор, активирующийся под действием света. Такая система позволила запустить каскадную реакцию, с помощью которой можно производить универсальные полупродукты для органического синтеза. — Cooperative asymmetric reactions combining photocatalysis and enzymatic catalysis, Enzymes team up with light-activated catalysts. «Биомолекула»: «Фермент-катенан, или зацепленные кольца без химической связи».
• Экология, биология моря. Морскими тепловыми волнами (marine heatwaves) называют периоды экстремально высокой температуры поверхности моря, которые могут сохраняться в течение нескольких дней (и даже месяцев). По очевидным причинам такие «внеплановые» колебания условий негативно влияют на морские экосистемы. Ученые из Швейцарии, проанализировавшие данные со спутников за период с 1982 по 2016 год, обнаружили увеличение периодичности повышения температуры морской поверхности в два раза. И это далеко не предел: по предварительным прогнозам, в будущем частота такого теплового феномена увеличится либо в 16 раз (в случае увеличения глобальной температуры на 1,5 градуса Цельсия), либо в 23 раза (в том случае, если температура повысится на 2 градуса). — Marine heatwaves under global warming.
• Сельское хозяйство, продовольствие. Чем быстрее увеличивается население Земли, тем более актуальным становится продовольственный вопрос. Одна из стратегий повышения урожаев — увеличение эффективности использования азота растениями. В новом исследовании удалось продемонстрировать баланс между вроде бы противоборствующими участниками азотного обмена — регулирующим рост транскрипционным фактором 4 (growth-regulatingfactor 4, GRF4) и ингибитором роста DELLA. Вместе оба этих фактора обеспечивают совместную регуляцию роста и метаболизма растений. Если GRF4 способствует росту, ассимиляции азота и фиксации углерода, то DELLA ингибирует эти процессы. При этом эффективность использования азота зелеными растениями и, как следствие, повышение урожайности, сопряжены со смещением баланса GRF4—DELLA в сторону первого. — Modulating plant growth—metabolism coordination for sustainable agriculture. «Биомолекула»: «Одиссея азота».
• Молекулярка, репарация. Рыбки данио-рерио практически не страдают от повреждений сетчатки, ведь им доступен механизм репарации зрения при участии клеток Мюллера. А что же млекопитающие? Ученые из США обнаружили, что при переносе модельным мышам с врожденной слепотой особого гена, кодирующего белок β-катенин, наблюдается стойкое восстановление зрения. Это связано с тем, что ген β-катенина обеспечивает перепрограммирование клеточного цикла клеток Мюллера, в результате чего происходит генерация фоторецепторов сетчатки и последующее восстановление визуальных ответов. — Restoration of vision after de novo genesis of rod photoreceptors in mammalian retinas. «Биомолекула»: «Когда ослепшие прозреют?»
• Структурка, энтомология. Обонятельная система постоянно атакуется огромным количеством химических агентов — запахов, наполняющих окружающую среду. Некоторым насекомым удалось приспособиться к таким «обонятельным атакам»; в этом им помогает целое семейство ионных каналов, состоящих из высококонсервативного корецептора Orco и дивергентного рецептора одоранта OR. В новой статье ученые представляют структуру гомомера Orco из паразитарного насекомого Apocrypta bakeri, полученную с помощью метода криоэлектронной микроскопии. Выяснилось, что Orco обладает своеобразной архитектурой канала, состоящего из четырех субъединиц, которые симметрично расположены вокруг центральной поры. Все четыре домена несут в себе боковые каналы, открывающиеся в цитозоль и связанные с другими клеточными структурами. — Cryo-EM structure of the insect olfactory receptor Orco.
• Нейробиология, молекулярка. Расстройство аутистического спектра (autism spectrum disorder, ASD) — одна из форм расстройства развития, что обычно проявляется еще в раннем детстве и способно приводить к умственной отсталости. Развитие ASD во многом определяется внутренними причинами, например, изменением активности генов эмбрионального развития. К ним относят и гены «группы риска» ASD, кодирующие белки CPEB 1–4 (cytoplasmic polyadenylation element binding proteins 1–4). Белки CPEB 1–4 регулируют трансляцию специфических мРНК, обеспечивая эмбриональную пластичность. Также выяснилось, что белок СРЕВ 4 связывает транскрипты наиболее устойчивых генов риска ASD. На мышиных моделях исследователи показали, что дисбаланс в изоформах транскрипта СРЕВ 4 вызывает изменения в ходе полиаденилирования мРНК и индуцирует ASD-подобные нейроанатомические, электрофизиологические и поведенческие изменения. — Autism-like phenotype and risk gene mRNA deadenylation by CPEB4 mis-splicing. «Биомолекула»: «Гены и безумие: генетическое тестирование в психиатрии».
• Сельское хозяйство, энтомология. Современное сельское хозяйство с целью повышения урожайности в значительной степени опирается на использование различных пестицидов. В их числе — инсектициды на основе сульфоксимина, лицензированные для использования в Евросоюзе. Их популярность связана с недавним запретом другой широко известной группой защитных химических агентов — неоникотиноидов. Однако в новом исследовании показано, что и альтернативный класс реагентов на основе сульфоксимина может постигнуть сходная участь. Выяснилось, что вещество сульфоксафлор на основе сульфоксимина оказывает серьезное воздействие на колонии шмелей. Популяции Bombus terrestris, подвергшиеся воздействию этого химиката на ранней стадии роста, в дальнейшем страдают от дефицита рабочих особей и последующего снижения репродуктивных потомков. Ученые предостерегают от выпуска на рынок альтернативных инсектицидов, которые призваны заменить неоникотиноиды. — Sulfoxaflor exposure reduces bumblebee reproductive success.

Science #361 (6403) + онлайны: кукуруза Шрёдингера, неподелённые гистоны и искусственный мозг

• Физиология растений, сельское хозяйство. Вторичные метаболиты часто выступают в роли своеобразной палочки-выручалочки для растений, помогая им справляться с патогенами окружающей среды. Однако сложность и непостоянство внешних условий заставляют специализированные метаболиты постоянно подстраиваться под выполнение все новых и новых функций, причем не всегда есть гарантия в положительном влиянии подобных изменений. Один из таких примеров — бензоксазиноиды кукурузы; с одной стороны, они помогают растению усваивать железо, но с другой — делают корни растения привлекательной добычей для личинок западного кукурузного жука. Получается, что кукуруза представляет собой своеобразную эволюционную загадку — она может либо накапливать железо с постоянным риском быть съеденной, либо быть в относительной безопасности, но страдать от дефицита железа. — Plant iron acquisition strategy exploited by an insect herbivore, Plant nutrient acquisition entices herbivore. «Биомолекула»: «О чем пахнут растения?»
• Климатология, экология моря. Облачное небо любят не все, но для морских просторов облака являются одним из гарантов стабильности. Так, низкие субтропические облака над Атлантикой рассеивают вредную солнечную радиацию и способствуют понижению температуры. Причина таких «облачных миграций» долгое время была неясна. В своей новой работе американские ученые показывают, что сокращение площади, занятой облаками, во многом определяется атмосферными гравитационными волнами. Из-за таких колебаний большие участки слоисто-кучевых образований над юго-восточной частью Атлантики быстро разрушаются, передвигаясь к западному побережью Африки. — Abrupt cloud clearing of marine stratocumulus in the subtropical southeast Atlantic.
• Структурка. Традиционно считается, что поли(А)-хвост мРНК представляет собой участок ДНК, составленный из большого количества аденозиновых остатков. Однако корейским исследователям удалось идентифицировать необычных участников полиаденилирования хвоста. Среди таких «неканонических» элементов оказались полимеразы TENT4A и TENT4B, включающие в хвост остатки гуанина, урацила и цитозина (с преобладанием G). Такой гетерогенный поли(А)-хвост способствует стабилизации мРНК. — Mixed tailing by TENT4A and TENT4B shields mRNA from rapid deadenylation. «Биомолекула»: «Как избавиться от РНК за несколько минут».
• Молекулярка, нейробиология. Синдром ломкой Х-хромосомы — наследственное заболевание, связанное с увеличением количества ЦГГ-повторов. Такое нарушение приводит к снижению количества белка FMR1, вызывая дальнейшее отставание в умственном развитии. Недавно на моделях покоящихся ооцитов дрозофилы Drosophila melanogaster удалось обнаружить, что FMR1 поддерживает (а не подавляет, как считалось ранее) процесс трансляции больших мРНК, в то время как в отсутствие белка FMR1 мРНК конденсируются в неактивные частицы. — Fragile X mental retardation 1 gene enhances the translation of large autism-related proteins. «Биомолекула»: «Половая жизнь хроматина».
• Структурка, репликация. Исследователи из Копенгагена в своей новой работе изучали разделение гистонов в процессе репликации между двумя сестринскими хроматидами. Было обнаружено, что в процессе разделения тетрамеров родительских гистонов (Н3—Н4)₂ происходит небольшое смещение ведущей нити ДНК и нарушение топологических границ с энхансерами. При этом сегрегация родительских гистонов с ведущей нитью ДНК заметно возрастала в клетках с гистон-связывающими мутациями в репликативной хеликазе. — MCM2 promotes symmetric inheritance of modified histones during DNA replication.
• Наука и общество. Ученые и научные активисты призывают Агентство по охране окружающей среды США (EPA, U.S. Environmental Protection Agency) пересмотреть настоящие принципы оценки безопасности токсичных химических веществ. Впрочем, ряд активистов критично относятся к этой затее: по их мнению, ужесточение мер безопасности заставит заморозить целый ряд высококачественных научных исследований, поддерживаемых за счет промышленности. EPA пока не выступает ни за, ни против, уклончиво предполагая дальнейшее развитие подхода к законам о химической безопасности. — Critics pan EPA plan for weighing toxic chemical risks.
• Современные технологии. На следующей неделе состоится первый в истории матч по стратегической игре Dota 2 между профессиональными геймерами и искусственным интеллектом. Подобные матчи «человек—машина» уже проходили в разные годы. Так, в 1997 году компьютер IBM’s Deep Blue победил чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова, а в 2016 система AI AlphaGo обыграла Ли Седоля (Lee Sedol), мирового мастера настольной игры го. Уже существовало множество прецедентов, связанных с победами искусственного интеллекта над человеком при игре в шашки и покер. Но быстро развивающаяся индустрия видеоигр диктует свои законы, и в этот раз ученым представится очередной шанс проверить «компьютерный мозг» на выносливость. Эксперты увидят, насколько хорошо искусственный интеллект сможет управлять магическими заклинаниями перед лицом пяти профессиональных геймеров. — AI takes on video games in quest for common sense.