Nature #572 (7768) + онлайны: кладезь подземных источников, защитники суставов и важность сворачивания ДНК

• Иммунология. Макрофаги — важные участники развития ряда хронических воспалительных заболеваний, в числе которых — ревматоидный артрит. Роль этих клеток заключается в том, что они продуцируют провоспалительные цитокины, которые поддерживают ревматоидное воспаление. Однако ученые из Германии в своей новой работе доказывают, что влияние макрофагов на иммунитет отнюдь не так просто и однозначно. С помощью методов флуоресцентной микроскопии удалось провести картирование клеток и отследить их судьбу в здоровых и воспаленных суставах. Особое внимание привлекли популяции тканевых макрофагов CX₃CR1⁺, которые образуют внутренний иммунологический барьер на синовиальной оболочке сустава. В отличие от «плохих» воспалительных макрофагов, популяция эпителиоподобных макрофагов CX₃CR1⁺ ограничивает воспалительную реакцию, формируя защитную оболочку на внутренней поверхности сустава. — Locally renewing resident synovial macrophages provide a protective barrier for the joint. «Биомолекула»: «Ревматоидный артрит: изменить состав суставов», «12 методов в картинках: микроскопия».
• Молекулярка. Один из этапов процессинга РНК — синтез пре-мРНК, который осуществляется с помощью фермента РНК-полимеразы II (Pol II). Большая субъединица Pol II содержит С-концевой домен, который активируется за счет фосфорилирования. Выяснилось, что с помощью фосфорилирования этого домена можно управлять процессингом РНК. Так, гиперфосфорилированный С-концевой домен включается в процесс сплайсинга РНК. При этом в зависимости от недостатка или избытка фосфорных остатков С-концевой домен Pol II регулирует переключение между транскрипцией и сплайсингом РНК. — Pol II phosphorylation regulates a switch between transcriptional and splicing condensates. «Биомолекула»: «Власть колец: всемогущие кольцевые РНК», «Кодирующие некодирующие РНК».
• Аутоиммунные заболевания. Энцефаломиелит — заболевание нервной системы, представляющее собой модель рассеянного склероза. В новой статье Nature ученые выясняли роль CD4⁺, CD8⁺ и γδ⁺ Т-клеток иммунной системы в развитии энцефаломиелита. Оказывается, популяции этих клеток одного поколения тесно связаны между собой. Так, аутореактивные CD4⁺ клетки запускают мобилизацию регуляторных CD8⁺ клеток. При этом синтетические пептиды, которые получают из библиотек клеток основного комплекса гистосовместимости, подавляют пролиферацию CD4⁺клеток и тем самым ингибируют заболевание. — Opposing T cell responses in experimental autoimmune encephalomyelitis. «Биомолекула»: «Аутоиммунные заболевания» (спецпроект).
• Эмбриология. В процессе развития у эмбриона формируются зародышевые слои, дифференцируются клетки и намечается общий план эмбриогенеза. Исследователи из Китая изучали судьбы клеток мышиного эмбриона, взятые из разных зародышевых слоев. В результате удалось создать пространственный транскриптом клеточных популяций с самого начала развития вплоть до поздних стадий гаструляции. С помощью такой карты можно изучать профили экспрессии генов in situ с высоким разрешением, идентифицировать пути развития клеток и выявлять молекулярную генеалогию тканей. — Molecular architecture of lineage allocation and tissue organization in early mouse embryo. «Биомолекула»: «Энтодерма возникла в ходе эволюции раньше эктодермы», «Лаборатория молекулярных основ эмбриогенеза: от гена к признаку».
• География, климат. В настоящий момент на африканском континенте к югу от Сахары проживает 1 млрд человек. Согласно статистическим подсчетам, население Африки к 2050 году увеличится вдвое. В то же время климат к 2050 году станет засушливее и жарче. Это неизбежно должно привести к массовой нехватке питьевой воды. Чтобы предотвратить возможные негативные последствия, ученые уже сейчас взялись за изучение процессов пополнения континента пресной водой. Действительно, переувлажнение в условиях африканского климата — это скорее исключительное явление, связанное с проливными дождями. Многие наземные водоемы теряют большие массы воды в периоды повышенной засухи. Однако опасения относительно «обезвоживания» континента сильно преувеличены. Спасением Африки от потерь воды могут стать подземные источники, которые потенциально устойчивы к изменчивому климату. — Observed controls on resilience of groundwater to climate variability in sub-Saharan Africa, The future of groundwater in sub-Saharan Africa.
• Молекулярка, рак. Поддержание структуры ДНК возможно, благодаря работе определенных белков, которые облегчают или ограничивают взаимодействие между генами и их регуляторными элементами. Нарушения в регуляторных белках приводят к активации онкогенов и дальнейшему появлению раковых клеток. В половых клетках виновником этих нарушений является белок BORIS, ген которого сверхэкспрессируется при онкозаболеваниях. Долгое время вклад этого белка в злокачественный фенотип клеток оставался неясным. Ученые обнаружили, что активация белка BORIS приводит к образованию суперэнхансеров, которые поддерживают резистентность раковых клеток. — BORIS promotes chromatin regulatory interactions in treatment-resistant cancer cells. «Биомолекула»: «Скрытая угроза: описан новый механизм активации протоонкогенов».
• Наука и общество. Профессор и научный сотрудник компании Aspen Neuroscience на страницах Nature делится своим мнением о системе финансирования исследований, посвященных стволовым клеткам. Калифорнийский институт регенеративной медицины (California institute for regenerative medicine, CIRM) всегда считался одним из лидеров в области изучения стволовых клеток. Гранты, предоставляемые CIRM, широко использовались учеными не только в США, но и в других странах. Однако в июне этого года пресс-служба CIRM объявила о том, что больше не принимает новые заявки на гранты и приостанавливает выплаты денежных средств. Причиной послужила неоднозначная природа исследований. С одной стороны, CIRM стимулирует фундаментальную науку и помогает создавать ноу-хау для терапевтической оценки исследований, посвященных стволовым клеткам. Но с другой стороны, агентство CIRM непреднамеренно поддерживает нерегулируемые коммерческие клиники, которые спекулируют непроверенными данными и утверждают, что стволовые клетки могут излечить чуть ли не любое заболевание. — Wind-down of stem-cell institute leaves a void. «Биомолекула»: «Ствол и ветки: стволовые клетки», «Такие разные стволовые клетки», «Этюды о биоэтике», «Как подать заявку на грант и не разозлить экспертов».

Science #365 (6453) + онлайны: тайны болезни Альцгеймера, контроль красного света и последствия пожаров

• Молекулярная генетика, рак. TP53 — антионкоген, который кодирует белок-супрессор опухолей p53. Потеря активности этого гена провоцирует образование злокачественных опухолей и вызывает устойчивость к химиотерапии. Это нарушение возможно благодаря точечным мутациям, а конкретно — миссенс-мутациям, в результате которых ген начинает кодировать белок другого аминокислотного состава и тем самым нарушает первоначальную структуру белка. Долгое время считалось, что в нарушении структуры p53 виноваты именно миссенс-мутации. Однако американские ученые готовы поспорить с этим утверждением. Подробный анализ миссенс-мутаций p53 при лейкозе показал, что доказательства роли этих мутаций в прогрессировании опухоли отсутствуют. Вероятнее всего, миссенс-мутации p53 оказывают доминантно-негативный эффект, но не онкогенное усиление функции TP53. — A dominant-negative effect drives selection of TP53 missense mutations in myeloid malignancies, How to lose tumor suppression. «Биомолекула»: «Соревнуясь с раком», «Страшней клешней на свете нет...», «Генная терапия против рака».
• Нейробиология. Одна из причин болезни Альцгеймера — прогрессирующее накопление в тканях мозга амилоида β (Aβ). В процессе взросления (и старения) в мозге образуются патологические скопления Aβ, что вызывает гибель нервных клеток и общую нейродегенерацию. Несмотря на многочисленные исследования амилоида β, все еще остаются нерешенными два основных вопроса — «Какие формы Aβ являются токсичными для человека?» и «Как именно эти формы угнетают функции нейронов?». Международная команда исследователей из Германии и США в своей новой работе попыталась ответить на оба этих вопроса. Выяснилось, что Aβ представляют собой растворимые димеры, которые препятствуют обратному захвату внеклеточного глутамата в глутаматергических нейронах. Интересно, что больше всего страдают наиболее активные нейроны, у которых из-за амилоидов β нарушаются процессы синаптической передачи. — A vicious cycle of β amyloid–dependent neuronal hyperactivation, Early network dysfunction in Alzheimer's disease. «Биомолекула»: «На руинах памяти: настоящее и будущее болезни Альцгеймера», «Очень нервное возбуждение», «Диагностика патологий клеточного метаболизма при нейродегенеративных заболеваниях».
• Иммунология, рак. В Science опубликован обзор, посвященный регуляции сосудов для обеспечения противоопухолевого иммунитета. В статье рассмотрены основные методы терапии, включая клеточную терапию с использованием CAR-T-клеток для лечения аденокарциномы поджелудочной железы и тройного негативного рака молочной железы. — Vascular regulation of antitumor immunity. «Биомолекула»: «Т-клетки — марионетки, или как перепрограммировать Т-лимфоциты, чтобы вылечить рак», «CAR-T-клетки, получаемые in situ (in vivo), — путь к удешевлению и широкодоступности технологии?», «Биспецифические антитела, их мишени и перспективы применения в современной медицине».
• Нейробиология, поведение. Ученые с помощью методов оптогенетики исследовали неокортекс мыши во время визуального распознавания. При этом нервные клетки мышей предварительно «прокачали», встроив в их мембраны красный каналородопсин — белок, позволяющий управлять нейронами при помощи света. Под действием красного света каналородопсин активировался и заставлял работать нейроны зрительной коры, провоцируя создание зрительных образов у мышей. — Cortical layer–specific critical dynamics triggering perception. «Биомолекула»: «Зрительный родопсин — рецептор, реагирующий на свет», «Светлая голова», «12 методов в картинках: нейробиология».
• Археология, древние люди. Международная команда исследователей обнаружила остатки стоянки древней людей на территории Эфиопского нагорья. Интересно, что предки предпочли не удобные долины, а скалистые возвышенности в горах Бэйл. Из минусов этого места — низкая концентрация кислорода, холод и высокий уровень осадков. Из плюсов — достаточное количество воды и залежи обсидиана, из которого удобно изготавливать орудия труда. Полевые раскопки позволили обнаружить на Эфиопском нагорье фрагменты глины, обожженные кости и даже стеклянную бусину. Радиоуглеродное датирование также подтвердило, что на этой четырехкилометровой высоте обитало большое количество людей, а также содержался одомашненный скот. Возможно, освоению этого места во многом способствовали суровые условия ледникового периода, загнавшие людей в горы в поисках пищи и воды. — Middle Stone Age foragers resided in high elevations of the glaciated Bale Mountains, Ethiopia. «Биомолекула»: «Кто все эти люди?!».
• Климат, атмосфера. Ядерная зима — одно из гипотетических состояний Земли, для которого характерно резкое снижение температуры в результате выброса в атмосферу огромного количества сажи и дыма. Ученые из Колорадо использовали спутниковые наблюдения за атмосферой после реальных пожаров на северо-западе США в 2017 году и сравнивали их с моделированием сценария ядерной зимы. Поднимающиеся вверх частицы пыли и сажи после масштабных пожаров быстро нагреваются Солнцем и задерживаются в верхней части стратосферы, экранируя солнечный свет. Это способствует повсеместному снижению средней температуры, которая может опускаться до арктических значений. Расчеты ученых совпали с реальными наблюдениями. Так, дым от пожаров смог подняться на высоту до 23 км в течение всего двух месяцев благодаря солнечному нагреванию. При этом частицы сажи оставались в стратосфере более восьми месяцев. — Black carbon lofts wildfire smoke high into the stratosphere to form a persistent plume.
• Метаболизм бактерий, рак. Некоторые штаммы кишечной палочки способны производить опасный ДНК-токсин — колибактин (colibactin). Колибактин является сложным вторичным метаболитом бактерий и способен повреждать ДНК клеток толстой кишки, вызывая колоректальный рак. В новой работе американские исследователи публикуют результаты исследований, раскрывающих структуру этого бактериального метаболита. — Structure elucidation of colibactin and its DNA cross-links.