Nature #596 (7871) + онлайны: неизведенные функции гиппокампа, новые причины противодействия рака лекарствам и методы, позволяющие увидеть одиночные фотоны

• Структурка. Свободноживущая ресничная инфузория Tetrahymena thermophila стала выдающимся модельным организмом после того, как для нее впервые были описаны самосплайсируюшиеся интроны. Именно на них изучаются механизмы работы рибозимов, но до недавних исследований структура таких рибозимов не была известна. Совсем недавно ученым при помощи Cryo-EM удалось получить структуру с разрешением 3.1 Å. — Cryo-EM structures of full-length Tetrahymena ribozyme at 3.1 Å resolution.
• Физиология. Гиппокамп, как было известно ранее, вовлечен как в когнитивные, так и в эндокринные функции. В недавнем исследовании ученые одновременно измерили электрофизиологическую активность гиппокампа и концентрацию глюкозы в интерстициальной жидкости крыс. В ходе подобных экспериментов было показано, что за серией резких волновых пульсаций, зарегистрированных в гиппокампе, систематически следовало снижение периферической концентрации глюкозы в течение примерно 10 минут. Это исследование показывает, как гиппокамп модулирует гомеостаз глюкозы, а также позволяет предложить механизм связи между нарушением сна и нарушением регуляции уровня глюкозы в крови при диабете второго типа. — A metabolic function of the hippocampal sharp wave-ripple, A brain signal that coordinates thought with metabolism, «Биомолекула»: «Светлая голова».
• Нейробиология. Энторинальная кора — это область мозга, расположенная в медиальной височной доле. Именно здесь происходят процессы восприятия времени и пространственной памяти, также навигация. В недавнем исследовании удалось построить 3D-модель восприятия пространства этой зоной мозга. Полученные данные освещают фундаментальные различия и сходства между нейронными кодами для 3D и 2D пространства в мозге млекопитающих. — Locally ordered representation of 3D space in the entorhinal cortex.
• Физиология. В недавних исследованиях ученым удалось разобраться в механизме старения костей. Этот процесс прежде всего связан с нарушением баланса между активностью остеобластов и остеокластов, а они берут начало из скелетных стволовых клеток. Результаты, полученные в этом исследовании, дают механистическое представление о сложных многофакторных механизмах, лежащих в основе старения скелета, и открывают перспективы для омоложения состарившейся костной системы. — Aged skeletal stem cells generate an inflammatory degenerative niche, A stem-cell basis for skeletal ageing.
• Нейробиология. Окситоцин, выделяющийся паравентрикулярным ядром гипоталамуса (PVN), является важнейшим гормоном, обсулавливающим материнское поведение. Однако как такое поведение может развиться у небиологических родителей? На этот вопрос дает ответ недавнее исследование, в котором ученым удалось проследить за поведением самок молодых мышей, ранее не имевших потомства, которых поместили совместно с опытной матерью и выводком, а также за их нейронной активностью в зоне выброса окситоцина. Оказалось, что молодые мыши способны приобретать материнское поведение путем социальной передачи, активирующей механизм адаптации мозга взрослых воспитателей к потребностям младенцев с помощью эндогенного окситоцина. — Oxytocin neurons enable social transmission of maternal behaviour.
• Медицина. В лечении рака ученые продвинулись далеко вперед, но одной из причин неудачных случаев лечения онкологии остаются негенетические механизмы возникновения болезни. В недавних исследованиях ученым удалось подробно описать механизм подобных негенетических причин возникновения рака и адаптации к лекарственным средствам. — Cycling cancer persister cells arise from lineages with distinct programs, A persistent look at how tumours evade therapy, «Биомолекула»: «Иммунные войны: космическая онкологическая сага».
• Микроскопия. В недавних исследованиях ученым удалось разработать метод, позволяющий детектировать одиночные фотоны, испускаемые отдельными электрохимически возбужденными молекулами в растворе! Подобный метод визуализации может быть использован для микроскопии живых клеток со сверхразрешением, что позволит посмотреть на самые разные биологические процессы под новым углом. — A microscopy technique that images single reaction events in total darkness, «Биомолекула»: «12 методов в картинках: микроскопия».
• Иммунология. Всем известно, что иммунная система развивается в течение нашей жизни, однако как в таком случае идет ее эволюция? Недавние исследования, проведенные на Drosophila melanogaster, раскрывают ранее неизвестные детали защитных иммунных реакций, показывая ключевые отличия от человеческих механизмов иммунной защиты. —  cGAS-like receptors put a sting into the evolution of immune defence, «Биомолекула»: «Модельные организмы: дрозофила».
• Генетика, архив. Еще 100 и даже 50 лет назад в статьях Nature объясняли устройство дрозофилы, а сегодня это — излюбленный модельный объект не только у генетиков, но и у молекулярных биологов, и у эмбриологов. — From the archive.

Science #373 (6556) + онлайны: новый взгляд на никотиновые ацетилхолиновые рецепторы, слабое место патогенной фитофторы и уникальные методы геномики микробиологических сообществ

• Вирусология, COVID-19. Недавно появившиеся варианты вируса SARS-CoV-2 вызвали беспокойство из-за их способности избегать нейтрализации антителами. В недавних исследованиях ученые идентифицированы четыре антитела от успешно выздоровевших пациентов, включая антитела к новым штаммам, и охарактеризовали их связывание с белком спайка SARS-CoV-2. Это исследование может быть полезным для разработки более эффективных вакцин. — Structural and functional ramifications of antigenic drift in recent SARS-CoV-2 variants, «Биомолекула»: SARS-CoV-2.
• Микробиология. Считается, что диета с высоким содержанием жиров способствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний. Это объясняется тем, что такая диета богата холином, который благодаря микробиоте кишечника превращается в триметиламин. Однако до сих пор непонятно, могут ли вызванные диетой изменения в физиологии кишечника повлиять на метаболическую способность микробиоты. Недавние эксперименты на мышах показали, что длительная диета с высоким содержанием жиров усиливает катаболизм холина Escherichia coli, изменяя физиологию эпителия кишечника. В частности, нарушалась биоэнергетика митохондрий в эпителии толстой кишки, повышая биодоступность кислорода и нитратов в просвете, тем самым усиливая дыхательно-зависимый катаболизм холина E. coli. — High-fat diet–induced colonocyte dysfunction escalates microbiota-derived trimethylamine N-oxide, «Биомолекула»: «Нутригеномика: питание vs. заболевания».
• Медицина. Общие ежедневные затраты энергии отражают и ежедневные потребности в энергии для человека. Однако очевидно, что в течение жизни такие потребности различаются. Недавно ученым удалось проанализировать ежедневные затраты энергии на примере большой выборки людей — это дало возможность лучше понять развитие и старение человека. В свою очередь, это исследование может заложить теоретическую базу для формирования стратегии питания и здравоохранения на протяжении всей жизни. — Daily energy expenditure through the human life course.
• Палеонтология. До сих пор нам было мало известно о миграциях и ареале шерстистого мамонта (Mammuthus primigenius). Но совсем недавно ученым удалось провести изотопный анализ 1,7-метрового бивня мамонта, чтобы пролить свет на эту тайну. Результаты показали: у этого вида большую часть времени был обширный географический ареал, однако по мере окончания ледникового периода поддерживать столь же широкую зону расселения этим животным становилось сложнее. — Lifetime mobility of an Arctic woolly mammoth, «Биомолекула»: «Мамонты, кости и лекарственная устойчивость: новые технологии позволяют изучать эволюцию возбудителей инфекционных заболеваний».
• Ботаника. Молекулярные методы указывают на то, что высшие растения возникли около 500 миллионов лет назад в кембрии. Однако первые ископаемые растения датируются серединой силура, то есть почти 80 миллионов лет спустя. Однако этот промежуток времени могут «заполнить» ископаемые споры, сохраняющиеся лучше целых растений. В недавнем исследовании ученым удалось описать споры высших растений, датированные ранним ордовиком. Подобное открытие позволяет связать данные, полученные молекулярными биологами и палеонтологами, и лучше понять эволюцию высших растений. — A fossil record of land plant origins from charophyte algae.
• Физиология. Никотиновый ацетилхолиновый рецептор отвечает за самые различные физиологические функции, включая познание, сокращение мышц, иммуномодуляцию и распознавание звуков. Эти же рецепторы объясняют психоактивные и аддиктивные свойства табака и являются основными генетическими факторами риска развития рака легких. Исследования, проведенные в 1970-х годах, показали: у курильщиков повышена плотность этих рецепторов в головном мозге благодаря стабилизации рецепторов с помощью никотина. Вероятно, этот процесс способствует развитию табачной зависимости. Недавное исследование протеомики, геномики и клонирования этих рецепторов позволило выделить основные механизмы регуляции их количества. Это, в свою очередь, может дать возможность создания новых лекарственных препаратов, контролирующих число никотиновых ацетилхолиновых рецепторов. — Nicotinic acetylcholine receptor redux: Discovery of accessories opens therapeutic vistas, «Биомолекула»: «Никотин как алкалоид».
• Фитопатология. Оомицет Phytophthora infestans — очень распространенный патоген сельскохозяйственных культур, а также модельный организм для изучения взаимодействия растений и патогенов. Совсем недавно исследователи сообщили об открытии семейства медь-зависимых литических полисахаридных монооксигеназ у патогенных оомицетов растений и роли этих ферментов в заражении растений P. infestans. Идентификация таких рецепторов и механизмов их работы в качестве факторов патогенности открывает возможности для защиты сельскохозяйственных культур и продовольственной безопасности. — Secreted pectin monooxygenases drive plant infection by pathogenic oomycetes.
• Молекулярка. Совсем недавно ученым удалось определить механизм, лежащий в основе транспозиции ДНК — этот процесс управляется РНК. Результаты исследования обеспечивают основу для разработки систем транспозиции, связанных с CRISPR, для исследовательских и терапевтических применений. — Structural basis for target site selection in RNA-guided DNA transposition systems.
• Медицина. Происхождение метапластических состояний человека и их склонность к раку плохо изучены. Пищевод Барретта является распространенным метапластическим заболеванием, которое увеличивает риск развития аденокарциномы пищевода. В недавних исследованиях удалось понять, что аденокарцинома пищевода, вероятно, возникает из недифференцированных типов клеток пищевода Барретта даже в отсутствии патологически идентифицируемого метапластического предшественника. Это исследование может развить стратегии раннего выявления подобного заболевания. — Molecular phenotyping reveals the identity of Barrett’s esophagus and its malignant transition.
• Микробиология. Недавно ученые разработали новый метод, par-seqFISH, который позволяет фиксировать профили экспрессии генов отдельных бактерий внутри микробных сообществ. Более того, они успешно применили этот подход к изучению Pseudomonas aeruginosa — модельной бактерии, образующей биопленки. — Spatial transcriptomics of planktonic and sessile bacterial populations at single-cell resolution, «Биомолекула»: «Мобильные генетические элементы прокариот: стратификация „общества“ бродяжек и домоседов».
• Вирусология, COVID-19. Устойчивые к лекарственным препаратам штаммы коронавируса — новый бич для разработчиков вакцин. В недавних исследованиях ученым удалось исследовать ультрапотенциальные антитела против новых штаммов и убедиться в их эффективности. — Ultrapotent antibodies against diverse and highly transmissible SARS-CoV-2 variants.
• Биохимия. Микробный фермент, образующий этилен, преобразует фрагмент 2-оксоглутарата в одноименный алкеновый продукт. Эта реакция сильно отличается от всем известного декарбоксилирования 2-оксоглутарата до сукцината, который стимулируется родственными ферментами. Недавние исследования показывают, что этот фермент может работать иначе, если произвести модификацию 2OG или фермента. — Hybrid radical-polar pathway for excision of ethylene from 2-oxoglutarate by an iron oxygenase.
• Генетика. Биологические механизмы, лежащие в основе мутаций зародышевой линии человека, остаются неизвестными. Недавние исследования на основе анализа скорости и спектров мутаций в геноме, а также анализа набора данных секвенирования показывают девять процессов, которые объясняют различия в свойствах мутаций между локусами. Ученые, проводившие исследования, предоставляют биологическую интерпретацию семи из этих процессов. Подобные результаты помогут найти новые способы лечения некоторых наследственных заболеваний. — Population sequencing data reveal a compendium of mutational processes in the human germ line.
• Иммунология, COVID-19. Мутации SARS-CoV-2 могут снижать защитные иммунные реакции, вызванные вакциной, особенно по мере того, как титры антител со временем снижаются. Недавно ученым удалось оценить влияние вариантов SARS-CoV-2 на связывание, нейтрализацию и взаимодействие с конкурирующими с ACE2 антитела, выявленные вакциной мРНК-1273 в течение семи месяцев. Связывающие и функциональные антитела против вариантов сохранялись у большинства испытуемых, хотя и на низком уровне, в течение 6 месяцев после первичной серии вакцины мРНК-1273. — Durability of mRNA-1273 vaccine–induced antibodies against SARS-CoV-2 variants.