Паразитология

Гриб-паразит заставляет шелкопрядов толстеть

Кордицепс, род грибов из отдела аскомицетов, известный паразит насекомых, вдохновил в свое время авторов компьютерной игры The Last of Us на создание страшных грибных зомби. В исследовании Wang et al., однако, кордицепс выглядит от силы хитрым, не страшным и даже в чем-то комичным. Cordyceps militaris поражает гусениц шелкопряда, раскидывая сеть гиф по телу личинки и используя его как питательный субстрат до тех пор, пока хозяин не окуклится. После окукливания гриб убивает насекомое и прорастает из трупика плодовым телом. Ученые выяснили, что паразит вызывает у гусениц повышенный голод, заставляет их больше есть и набирать вес.

«Откармливание» зараженных личинок происходит за счет выделяемого грибом фермента трегалазы. Глюкоза присутствует в гемолимфе насекомых преимущественно в виде трегалозы, которую и расщепляет фермент паразита. Низкий уровень трегалозы повышает уровень пептида HemaP, который и вызывает голод у гусениц и заставляет их есть больше здоровых особей. Таким образом кордицепс обманывает организм насекомого, вызывая мнимый недостаток сахара в крови и обеспечивает себе более аппетитную куколку в будущем. — Fungal pathogen promotes caterpillar feeding and weight gain using a host-like trehalase, «Биомолекула»: «Манипулирование. I. Паразитное манипулирование», «Его Величество паразит».

Иммунология

Вход только для персонала — тучные клетки контролируют обмен между цереброспинальной жидкостью и dura mater

Головной мозг имеет сложную систему соединенных между собой резервуаров, заполненных цереброспинальной жидкостью (ликвором). Циркуляция этой жидкости обеспечивается ее образованием в хороидном плексусе желудочков мозга и оттоком из желудочковой системы в венозные синусы твердой оболочки мозга (dura mater). Классическим путем считается отток ликвора из желудочков мозга сперва в подпаутинное пространство (пространство между паутинной и внутренней, мягкой оболочкой мозга). Оттуда через специальные выпячивания (грануляции) паутинной оболочки ликвор профильтровывается в венозные синусы dura mater.

Mamuladze et al. ранее описали, что существует прямая связь подпаутинного пространства и dura mater — это зазор между венами, несущими кровь из мозга и твердой оболочкой. Это — своеобразные staff only-входы в мозг для клеток-нерезидентов, таких как Т-лимфоциты твердой оболочки, которые играют важную роль во внутренней иммунной системе мозга. В своей статье исследователи показали, что эти проходы работают как шлюзы: при расширении вены они закрываются, блокируя вход в подпаутинное пространство. Регулировать эти шлюзы способны тучные клетки. Так, во время бактериальной инфекции твердой оболочки дегрануляция тучных клеток вызывает расширение вен и перекрывает путь в мозг патогену. — Mast cells regulate the brain-dura interface and CSF dynamics, «Биомолекула»: «Менингит: многоликий убийца», «Сквозь тернии к нервам: особенности доставки лекарств в нервную систему».

Бактериальный антифаговый комплекс разваливается… и начинает работать

Одной из систем защиты бактериальной клетки от фаговой инфекции является Retron-Septu. Она включает обратную транскриптазу, белковый комплекс PtuAB и мультикопийную одноцепочечную ДНК. Wang et al. взялись распутать механизм активации Retron-Septu и пришли к интересным выводам: в отличие от большинства известных подобных систем защиты, Retron-Septu неактивна в состоянии олигомера. Для того, чтобы начать работать, комплексу необходимо диссоциировать. Как оказалось, одноцепочечная ДНК цементирует нуклеопротеид и не дает ему «развалиться». При фаговой инфекции одноцепочечная ДНК разрушается (как — пока неясно), высвобождая компоненты комплекса. Свободный теперь PtuA формирует гексамер и располагается на одноцепочечной ДНК фага, привлекая эндонуклеазу PtuA. Для проверки своей гипотезы ученые «сшили» комплекс Retron-Septu дисульфидными связями. Упрочненный нуклеопротеид при этом не был способен активироваться и защитить клетку. — Disassembly activates Retron-Septu for antiphage defense, «Биомолекула»: «Противофаговая линия Мажино в клетках прокариот: новые открытия».

Энтомология

Теряя вкус к романтике — вкусовые рецепторы необходимы для поиска партнера у тутового шелкопряда

Насекомые сильно различаются по разнообразию вкусовых рецепторов: так, у медоносной пчелы есть лишь 10 генов, кодирующих вкусовые рецепторы, а у дрозофил их число достигает 68. Если бы количество генов коррелировало с тонкостью вкуса, то американский таракан Periplaneta americana на их фоне казался бы настоящим гурманом. Однако вкусовые рецепторы, как оказалось, обеспечивают также распознавание феромонов, СО₂, температуры и даже света.

Tan et al., воспользовавшись тем, что гены вкусовых рецепторов (GR) образуют кластеры, получили самцов тутового шелкопряда, лишенных генов GR 27–31. Такие самцы хуже показали себя в поиске самок, что, стоит заметить, не было связано со сниженной чувствительностью к феромонам бомбиколу и бомбикалу (как показали данные электроантеннограммы). Разгадка крылась в том, что удаленные гены GR 27–31 влияли на экспрессию рецепторов серотонина. Также ученые обнаружили, что ингибирование рецепторов серотонина подавляло экспрессию GR 27–31 у особей дикого типа. — Gustatory receptors interact with the serotonin pathway to regulate silkmoth stereotyped courtship behavior, «Биомолекула»: «Ускользающая нить».

Онкология

Снова во всем виноваты — повреждение периферических нервов повышает устойчивость к анти-PD-1 терапии

Периневральная инвазия, окружение клетками опухоли близлежащих нервов, часто является причиной плохого прогноза при раке, по малоизвестным до сих пор причинам. В своем недавнем исследовании Tan et al. показали, что периневральная инвазия, повреждение периферических нервов опухолью и связанное воспаление повышает устойчивость рака к анти-PD-1 терапии.

Блокирование мембранного рецептора PD-1 T-лимфоцитов и его лиганда PD-L1. Взаимодействие этих белков подавляет иммунные клетки и служит для уменьшения потерь от своей же гиперактивированной иммунной системы после инфекции. Этим механизмом пользуются раковые клетки для того, чтобы избежать уничтожения иммунной системой.

Tan et al. выяснили, что при периневральной инвазии повреждаются миелиновые оболочки нервов и начинается выделение интерлейкина 6 и интерферона типа 1. Эти сигналы, изначально направленные на регенерацию, обеспечивают иммуносупрессивную среду опухоли и повышают ее резиситивность к анти-PD1 терапии. При этом все способы, способные «заглушить» иммуносупрессивный сигнал при повреждении нервов опухолью, увеличивают восприимчивость опухоли. К таким способам относятся денервация опухоли, подавление сигнала о повреждении нерва (транскрипционный фактор Atf3) или блокирование рецепторов интерферона-α. — Cancer-induced nerve injury promotes resistance to anti-PD-1 therapy, «Биомолекула»: «От медицинской онкологии к молекулярной биологии рака», «Иммунитет: борьба с чужими и… своими».

Бутылочное горлышко — широкий спектр онкогенов влияет на небольшое число факторов-регуляторов роста основных форм рака

Сложность изучения механизмов, связанных с причинами и последствиями злокачественной трансформации, состоит в высокой гетерогенности рака на всех уровнях, что выражается как в огромном числе известных форм заболевания и мутаций, приводящих к его развитию, так и в многообразии генетических вариантов клеток в пределах одной опухоли. Настолько же классическим свойством рака, как многоликость, является повышенная способность к пролиферации: рост и деление не нуждаются во внешней стимуляции и не реагируют на сигналы-супрессоры. Кроме того, опухолевые клетки преодолевают лимит Хейфлика и способны делиться неограниченное число раз. Kauko et al. выяснили, что действие множества известных онкогенов сводится к регуляции нескольких «управляющих» пролиферацией генов.

Используя мультиомиксные технологии, ученые проанализировали наиболее распространенные формы рака, в сумме ответственные за каждую вторую смерть от этого заболевания. Выяснилось, что активные при злокачественной трансформации транскрипционные факторы повышают активность прото-онкогена MYC. Мишени MYC, регуляторы биогенеза рибосом и трансляции, представляют из себя узкое место, в котором сходится огромное разнообразие влияний онкогенов и которое является стартовой точкой для такого же разнообразия их эффектов. Среди таких «серых кардиналов», ключевых для пролиферативного потенциала раковых клеток, — пара NOLC1/TCOF1, регулирующая биогенез рибосом. Ученые отмечают консервативность регуляции работы NOLC1/TCOF1 среди животных и предлагают использовать «узкое место» раковой сигнальной сети для разработки новых подходов к терапии. — Diverse oncogenes use common mechanisms to drive growth of major forms of human cancer, «Биомолекула»: «Иммунотерапия рака и молекулярная онкология — новинки на переднем крае науки», «Терапевтические моноклональные антитела».