Физиология

Возможная новая функция тромбоцитов

Тромбоциты необходимы для свертывания крови, но, тем не менее, они также участвуют в поддержании функции сосудов и врожденном иммунитете. Несмотря на такое обилие функций, у тромбоцитов нет ядер. Однако они имеют множество мембран, в частности, на поверхности клеток. Эти мембраны способны захватывать различные биомолекулы, что помогает клеткам участвовать в биологических процессах.

Одними из таких молекул являются нуклеиновые кислоты. Авторы исследования, опубликованного в свежем выпуске Science, обнаружили, что тромбоциты способны к захвату внеклеточной ДНК, присутствующей в плазме крови. Уровень циркулирующей внеклеточной ДНК может увеличиваться при различных заболеваниях, в том числе при онкологических и иммунных. Изучая мышиную модель иммунной тромбоцитопенической пурпуры, при которой иммунная система разрушает тромбоциты, авторы обнаружили повышенный уровень внеклеточной ДНК. Исследователи предполагают, что тромбоциты в норме секвестируют внеклеточную ДНК, и это может обладать противовоспалительным эффектом.

Кроме того, авторы исследования обнаружили, что тромбоциты плазмы крови беременных содержат внеклеточную ДНК плода. А тромбоциты плазмы крови онкологических пациентов содержат фрагменты ДНК опухоли. Это хорошая новость для разработчиков методов диагностики, основанных на поиске и анализе этих молекул. Обычно концентрация циркулирующей ДНК очень низкая, а использование тромбоцитов как дополнительной фракции может стать решением этой проблемы. — Platelets sequester extracellular DNA, capturing tumor-derived and free fetal DNA, «Биомолекула»: «Внеклеточная ДНК приподнимает завесу тайны беременности».

Рост волос управляется биоэлектричеством

Облысение успешно лечится пересадкой волос, однако нет надежного способа восстановить их рост. Китайские и американские исследователи решили понять, что же все-таки регулирует этот процесс. Они обратились к противоположному состоянию, исследовав клетки пациентов с избыточным ростом волос.

Изучив геном и эпигеном пациентов с врожденным гипертрихозом, они обнаружили, что делеции и мутации нарушают регуляцию гена KCNJ2 в фибробластах кожи. Этот ген — калиевый канал, который связан с гиперполяризацией мембраны фибробластов. Это приводит к активации сигнального пути Wnt, и, как следствие, к увеличению роста волос.

Мембранный потенциал фибробластов кожи, как выяснилось, связан с циклом роста волос: в фазе роста волос наблюдается гиперполяризация, тогда как деполяризация замедляет их рост. Авторы изменяли мембранный потенциал на мышиных моделях старения и андрогенной алопеции, и в обоих случаях гиперполяризация приводила к остановке потери волос.

Безусловно, это исследование с большим потенциалом как для косметической, так и для медицинской отрасли. Однако следует сначала удостовериться, что такие механизмы работают одинаково у человека и мышей. — Fibroblast bioelectric signaling drives hair growth, «Биомолекула»: «Роль простагландина D2 в облысении по мужскому типу».

Паразитология

Митохондрии мешают токсоплазме воспользоваться своими ресурсами

Паразиты не могут не использовать ресурсы хозяев, но при этом их собственные физиологические и молекулярные механизмы могут не совпадать с таковыми у хозяина. Например, возбудитель токсоплазмоза (Toxoplasma gondii) не может использовать дезокситимидинмонофосфат (dTMP) хозяина для построения ДНК. Он синтезируется с помощью белка TS-DHFR, который метилирует dUMP. В качестве кофактора этой реакции выступает фолиевая кислота.

Именно эту особенность метаболизма паразита хозяин использует для защиты. При инфицировании клеток токсоплазмой резко увеличивается количество митохондриальной ДНК. В этом участвует фактор транскрипции ATF4, который увеличивает уровень белков MTHFD2 и SHMT2. Как результат, клетка-хозяин начинает использовать больше фолата, который не достается клеткам токсоплазмы. В итоге клетки паразита снижают уровень репликации ДНК. Такой подход может использоваться для лечения токсоплазмоза. — Mitochondria protect against an intracellular pathogen by restricting access to folate, «Биомолекула»: «Токсоплазма: тайный властелин мозга».

Экология

Молекулярные механизмы восьмой казни египетской

Нашествие саранчи упоминается в древнейших источниках, в том числе и в Библии. Однако мы пока не очень понимаем, как происходят эти события. Пять лет назад 4-виниланизол определили как феромон, который способствует сбиванию саранчи в стаи. Это открытие породило идею того, что можно использовать ингибиторы синтеза 4-виниланизола для предотвращения этих событий. Однако чтобы понять, что ингибировать, надо подробно изучить механизм его синтеза.

Китайские исследователи определили, что источником 4-виниланизола является аминокислота фенилаланин, который саранча получает из еды. Далее, путем конверсии в 4-винилфенол и его дальнейшего метилирования получается 4-виниланизол. В этом процессе участвуют метилтрансферазы 4VPMT1 и 4VPMT2, специфичные для саранчи. Именно эти ферменты можно использовать как мишени для прекращения синтеза феромонов, способствующих образованию стай саранчи. — Decoding 4-vinylanisole biosynthesis and pivotal enzymes in locusts, «Биомолекула»: «В траве сидел кузнечик, или почему эти прямокрылые зеленые?».

Когда грибница решает стать грибом?

Разнообразие особенностей грибов поражает, особенно сейчас, когда изучение геномов становится доступным. Эти методы помогают ответить на вопросы, которые традиционно решались сбором образцов в различные фазы роста и морфологическим описанием. Один из таких вопросов: когда у грибов закладываются репродуктивные ткани? Долгое время считалось, что это происходит по мере взросления и что в какой-то момент соматические ткани преобразуются в репродуктивные.

Тем не менее, исследование шведских микологов и генетиков перевернуло это представление. Авторы собрали образцы соматических и репродуктивных тканей колоний лугового опенка Marasmius oreades на протяжении 7 лет, а затем просеквенировали полученную ДНК. К удивлению ученых, мутации в плодовых телах и неплодоносящей грибнице значительно отличались. Сравнив их, авторы пришли к выводу, что репродуктивные ткани закладываются до того, как образовались окружающие их стерильные ткани. Это наблюдение очень интересно и отчасти сближает нас, людей, с грибами, так как и наши репродуктивные клетки закладываются на ранних этапах развития плода. — Early germline sequestration in a basidiomycete fungus, «Биомолекула»: «Недооцененный потенциал грибов».

ДНК из окружающей среды: больше видов за меньшее время

Геномные методы позволяют экологам изучать биоразнообразие, более эффективно используя их время в поле. В окружающей среде можно обнаружить ДНК-следы многих видов, посещавших определенный участок экосистемы. Как показали авторы исследования, опубликованного в журнале Science advances, изучение ДНК из окружающей среды также позволяет не забираться во все возможные участки района исследований.

Исследователи решили изучить ДНК, полученную из дождевой воды в джунглях Амазонки. Они поставили коллекторы, которые собирали воду, стекавшую с деревьев в лесу, а также из находящейся рядом лесопосадки. Выделенная ДНК принадлежала древесным растениям, а также эпифитам, птицам, млекопитающим, амфибиям, жившим на деревьям, и насекомым, которые там обитают. Как ожидалось, биоразнообразие в лесопосадке было ниже, чем в зрелом лесу.

Такая система мониторинга может быть достаточно дешевой и применяться во многих местах мира. — Elusive tropical forest canopy diversity revealed through environmental DNA contained in rainwater, «Биомолекула»: «Биоразнообразие и молекулярная биология помогут друг другу?».

Онкология

Вакцинация от рака поджелудочной железы

В Nature Medicine опубликовали результаты исследования AMPLIFY-201. Это многолетняя работа американских исследователей, разрабатывавших способ предотвратить повторное возникновение опухолей с мутациями в гене KRAS. Мутации в этом онкогене наблюдаются в 93% случаев аденокарциномы протоков поджелудочной железы и 50% опухолей толстого кишечника. Из-за такой распространенности они стали мишенью для многих разрабатываемых препаратов, в том числе и иммунологических.

Компания Elicio Therapeutics разработала вакцину на основе пептидов с мутациями mKRAS G12D, G12R и адъювантом. 25 пациентов, которые уже получили лечение, но у которых могли появиться повторные опухоли, получили вакцинацию препаратом, который доставляет пептиды напрямую в лимфоузлы. У пациентов с развившимся Т-клеточным ответом не наблюдалось повторное возникновение опухоли на протяжении исследования. Средняя общая выживаемость составила почти 29 месяцев (по сравнению с 16 месяцами в предыдущих похожих исследованиях).

Это исследование первой фазы дает дорогу для продолжения изучения препарата в надежде найти надежную терапию агрессивных форм рака. — Lymph node-targeted, mKRAS-specific amphiphile vaccine in pancreatic and colorectal cancer: phase 1 AMPLIFY-201 trial final results, «Биомолекула»: «Им­му­но­сти­му­ли­ру­ю­щие вакцины».

Цитология

Как собрать ядрышко?

Ядрышко — одна из самых заметных структур в ядре, которая необходима для сборки рибосом. Несмотря на его значимость и то, что его можно достаточно легко увидеть, устройство ядрышка плохо изучено. Как показали исследователи, рРНК, которая является основой рибосом, участвует и в сборке ядрышка.

В настоящее время изучение биомолекулярных конденсатов позволяет нам понять строение множества клеточных структур. Ядрышко — не исключение. Хотя у него нет мембранных компонентов, оно состоит из трех слоев: фибриллярного центра, плотного фибриллярного компонента и зернистого слоя. Рибосомальная РНК синтезируется во внутреннем слое и движется к периферии ядрышка по мере созревания. Это определили с помощью секвенирования синтезирующихся рибосомальных РНК, а также микроскопии высокого разрешения. Интересно, что если нарушить формирование малой субъединицы рибосом, то порядок слоев ядрышка меняется: внешний слой становится самым плотным. — Mapping and engineering RNA-driven architecture of the multiphase nucleolus, «Биомолекула»: «Размер имеет значение».