Nature #596 (7872) + онлайны: опасная фруктоза, феномен недосыпания при социальной изоляции и механизмы ожирения

• Экология. Известно, что ультрафиолетовое излучение оказывает вредное воздействие на здоровье людей и экосистем. Защищающий планету от этого воздействия озоновый слой разрушается из-за производства человеком синтетических хлорфторуглеродов. Благодаря принятию в 1987 году Монреальского протокола, ограничивающего масштабы вредного производства, содержание хлора в атмосферном воздухе снижается, что ведет к постепенному восстановлению озонового слоя и смягчению последствий изменения климата. С помощью моделирования ученые изучили благоприятные последствия Монреальского протокола. В статье представлены данные, указывающие на то, что Монреальский протокол не только останавливает разрушение озонового слоя, но и смягчает изменение климата посредством защиты «поглотителей» углерода — растений. — The Montreal Protocol protects the terrestrial carbon sink.
• Физиология. В организме человека присутствуют жировые отложения, которые могут использоваться организмом в качестве источника энергии во время голодания. При этом запускаются процессы липолиза (расщепления жировой ткани), которые управляются активностью симпатических нейронов. В то же время, определенный тип лимфоидных клеток влияет на метаболизм висцеральной жировой ткани. В своей новой работе исследователи изучали гипотезу, гласящую, что нервные и лимфоидные клетки совместно воздействуют на физиологию жировой ткани. Ученые выделили нейромезенхимальную единицу, которая транслирует сигналы от нейронных цепей в лимфоидные клетки, выполняющие свою функцию в жировой ткани, тем самым формируя метаболизм хозяина и ожирение. — Neuro-mesenchymal units control ILC2 and obesity via a brain–adipose circuit.
• Структурка. В живой клетке существуют особые механизмы, контролирующие правильное сворачивание продуцируемых белков. Данные системы контроля играют важнейшую роль в функционировании как клетки, так и организма в целом. Среди большинства из известных на данный момент механизмов, способствующих сворачиванию белков, можно выделить белок DAXX. DAXX обладает удивительным разнообразием функций и ассоциирован со многими клеточными белками, чем и вызвал интерес ученых. В своем новом исследовании они изучили возможность участия DAXX в сворачивании белков и выяснили, что DAXX посредством особого механизма предотвращает агрегацию, стабилизирует уже существующие агрегаты и разворачивает неправильно свернутые белки, связанные с нейродегенерацией. — DAXX represents a new type of protein-folding enabler.
• Физиология. Достижения прогресса позволяют активно использовать фруктозу и подсластители на ее основе в рационе. В новой работе на страницах Nature исследователи представили новое понимание проблемы ожирения и колоректального рака, связанных с потреблением фруктозы. Как оказалось, у мышей диетическая фруктоза улучшает выживаемость кишечных клеток и увеличивает длину кишечных ворсинок. А при увеличении длины ворсинок увеличивается и общая площадь кишечника, что ведет к повышению усвоения питательных веществ и, следовательно, к ожирению. Более того, способность фруктозы способствовать выживанию клеток благодаря аллостерическому метаболиту в ее составе, объясняет стимулированный рост опухоли при колоректальном раке. — Dietary fructose improves intestinal cell survival and nutrient absorption, «Биомолекула»: «Сахар — сладкая смерть».
• Нейробиология, физиология. Социальная изоляция и одиночество является острой проблемой современного мира, влияющей не только на психологическое состояние, но и на физическое здоровье. Чтобы изучить это явление, ученые провели эксперимент на плодовых мушках Drosophila, являющихся социальными животными. Хроническая социальная изоляция снизила потребность во сне у мух, у которых уже был социальный опыт. Более того, изоляция повлияла на экспрессию метаболических генов, что вызвало состояние мозга, сигнализирующее о голоде, хотя у животных был постоянный доступ к пище. Таким образом, активация пептидергических нейронов при социальной изоляции отчасти может объяснить феномен недосыпания и переедания у людей, страдающих одиночеством. — Chronic social isolation signals starvation and reduces sleep in Drosophila, «Биомолекула»: «Модельные организмы: дрозофила», «Бессонные ночи дрозофилы».
• Цитология, вирусология. В поисках эффективной противовирусной терапии, в своей новой работе ученые проанализировали зависимость вирусов от биосинтетических путей хозяина. Они обнаружили, что энтеровирусы и флавивирусы постепенно меняют состав полисом, чтобы синтезировать вирусные белки и отключить производство белков хозяина, а также изучили механизмы модификации полисом разными вирусами. Полученные результаты открывают перспективную стратегию таргетного воздействия на измененные вирусные полисомы в рамках противовирусной терапии. — Cotranslational prolyl hydroxylation is essential for flavivirus biogenesis, «Биомолекула»: «Вирус Зика — глобальная угроза?».
• Структурка, микробиология. Процесс АДФ-рибозилирования происходит с участием АДФ-рибозилтрансфераз и НАД⁺. Данный процесс является участником регуляции метаболических путей в клетке, а также вносит вклад в патогенность бактерий. До недавнего времени реакция считалась модификацией белков, однако новое исследование способствует пониманию АДФ-рибозилирования нуклеиновых кислот. В статье представлены доказательства того, что система токсин-антитоксин DarT-DarG, обнаруженная у различных бактерий, способна выполнять обратимое АДФ-рибозилирование ДНК в целлюлозе. Помимо этого, в работе сообщается о структуре DarT. — Molecular basis for DarT ADP-ribosylation of a DNA base.

Science #373 (6557) + онлайны: бормочущие летучие мыши, искусственный интеллект в предсказании структуры белков и генетическая уступка вирусу птичьего гриппа

• Эпидемиология. Малярия — инфекционная болезнь, вызываемая малярийными плазмодиями, которые передаются человеку посредством укуса самки комара Anopheles. В эндемичных районах большая часть населения может быть бессимптомным носителем инфекции. Однако существует группа людей, подверженных риску развития тяжелой симптоматической малярии. В своем новом исследовании ученые изучали сложную взаимосвязь между масштабом передачи малярии и смертностью от нее. Авторы работы обнаружили, что распространенность малярийной инфекции коррелирует с тяжелой формой малярии. — Tracking severe malaria disease, Malaria infection and severe disease risks in Africa, «Биомолекула»: «Малярия. 15 фактов о болотной лихорадке».
• Экология. Экологическое исследование — дорогостоящий процесс, занимающий большое количество времени и требующий особых навыков. В эпоху глобальных изменений, опережающих способность экологов контролировать и изучать экосистемы, человечеству приходится прибегать к помощи автоматизированного процесса сбора данных и машинному обучению. Новая работа на страницах Science рассказывает о последних достижениях в области технологий, которые применяются для экологических исследований. — Ecology in the age of automation.
• Молекулярка. Флуктуации — случайные отклонения какой-либо величины — используются для усиления неэффективных процессов или ускорения реакций (например, тепловые флуктуации). Однако до сих пор не было выяснено, играют ли флуктуации, возникающие во время экспрессии, какую-либо физиологически значимую функцию. В своей новой работе ученые использовали модуляцию усиленных случайных вариаций скорости экспрессии генов. На примере эмбриональных стволовых клеток мыши было показано, что такая модуляция усиливала репрограммирование эмбриональных стволовых клеток. Таким образом, случайные флуктуации экспрессии генов могут влиять на процессы заболевания или развития клетки и организма. — DNA repair amplifies transcriptional noise.
• Структурка. Известно, что последовательность аминокислот в полипептидной цепи, трехмерная структура белка и его функции взаимосвязаны. Критическая оценка предсказания белковых структур, или CASP, — это масштабные соревнования ученых по предсказанию белковых структур, проводимые 2 раза в год. В эпоху машинного обучения центральное место в CASP заняла программа на основе искусственного интеллекта по предсказанию структуры белков AlphaFold. В новом исследовании учеными на основе данной платформы была создана трехканальная сеть, по своей точности приближающаяся к DeepMind AlphaFold. Этот метод позволяет решать сложные задачи моделирования рентгеновской кристаллографии, а также создавать точные модели белковых комплексов. — Accurate prediction of protein structures and interactions using a three-track neural network, «Биомолекула»: «Торжество компьютерных методов: предсказание строения белков».
• Молекулярка. Во время синтеза белка процесс трансляции завершается встречей рибосомы и стоп-кодона, что позволяет растущему полипептиду высвободиться. Для предотвращения заболеваний, связанных с преждевременным высвобождением полипептидной цепи, этот процесс должен происходить достаточно точно. В новой статье представлены два различных класса эффекторов, которые непосредственно ингибируют факторы высвобождения и способствуют считыванию стоп-кодонов. Они связываются вместе, чтобы быстро распознавать стоп-кодоны и вызывать терминацию посредством регулируемого многоступенчатого процесса. — Mechanisms that ensure speed and fidelity in eukaryotic translation termination, «Биомолекула»: «RAN-трансляция: когда кодон AUG не нужен».
• Генная инженерия. Геном млекопитающих включает в себя множество интегрированных последовательностей — остатков ретровирусов и ретроэлементов, которые встраивались в него в процессе эволюции. Некоторые из них нейтральны для клетки; другие могут быть опасны. Однако есть и такие, которые были переоборудованы клетками млекопитающих для выполнения важных ролей в организме. В своем исследовании группа ученых изучила ретровирусоподобный белок PEG10, который, как оказалось, секретирует свою собственную мРНК во внеклеточных вирусоподобных капсидах. Эти вирусоподобные частицы могут быть модифицированы для доставки специфических РНК в клетки млекопитающих, что в перспективе может быть использовано в качестве эффективного терапевтического средства доставки. — Mammalian retrovirus-like protein PEG10 packages its own mRNA and can be pseudotyped for mRNA delivery, «Биомолекула»: «Кодирующие некодирующие РНК».
• COVID-19. Коронавирус подвергается мутациям; появляются новые его штаммы, которые могут обладать большей способностью к передаче или более тяжкими последствиями для здоровья. Понимание причин и последствий появления таких вариантов вируса крайне важно для борьбы с пандемией. Линия B.1.1.7 SARS-CoV-2 вызвала вспышки заболевания во всем мире. В своей статье группа ученых представила данные о динамике распространения B.1.1.7. от места происхождения в Кенте (Великобритания) и пути неоднородного распространения штамма по стране, а также причины и внешние факторы, вызвавшие такое распространение. — Spatiotemporal invasion dynamics of SARS-CoV-2 lineage B.1.1.7 emergence, «Биомолекула»: SARS-CoV-2.
• Эпидемиология. В своем новом исследовании ученым удалось установить связь между инфицированием вирусом птичьего гриппа H7N9 и мутациями в геноме у людей, подвергшихся инфекции. С помощью секвенирования они обнаружили в локусе Mx1 множественные дефектные однонуклеотидные варианты устойчивости к миксовирусу у пациентов с H7N9. Данные варианты гена кодируют белок, не обладающий противовирусной активностью, а человек с такой генетической особенностью может стать сосудом для передачи вирулентных новых подтипов гриппа. — Rare variant MX1 alleles increase human susceptibility to zoonotic H7N9 influenza virus.
• Зоология, физиология. Важной стадией развития человеческой речи является лепет, или бормотание. Среди млекопитающих есть и другие виды, обладающие голосом, однако было неясно, проходят ли они через стадию «лепетания» во время онтогенеза голоса. Группа ученых провела исследования и представила доказательства похожего лепета у летучих мышей. Общие составляющие «лепетания» позволяют провести параллель в онтогенезе голоса между разными видами млекопитающих, что открывает возможности для сравнения когнитивных и нейромолекулярных механизмов обучения голосу у человека и летучих мышей. — Babbling in a vocal learning bat resembles human infant babbling.
• COVID-19. Продолжается поиск противовирусных средств, эффективных в лечении SARS-CoV-2. РНК SARS-CoV-2 внутри клеток хозяина транслируется в два полипротеина, которые расщепляются с образованием отдельных вирусных белков. В этом расщеплении участвует вирусная протеиназа 3CLpro. В своем новом исследовании группа ученых изучала использование 3CLpro в качестве мишени для лекарственных препаратов. Им удалось идентифицировать 8 лекарств, нацеленных на данную протеиназу. Среди них наибольшую эффективность в ингибировании протеиназы коронавирусов и снижении репликации SARS-CoV-2 у мышей показал маситиниб. — Masitinib is a broad coronavirus 3CL inhibitor that blocks replication of SARS-CoV-2.