Дайджест вышел при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках инициативы «Десятилетие науки и технологий».

---

Министерство образования России активно содействует популяризации науки, поддерживает молодых исследователей и формирует передовую инфраструктуру для отечественных институтов и университетов.

---

«Десятилетие науки и технологий» — это масштабная государственная инициатива в России, проводимая с 2022 по 2031 год. Проект включает в себя комплекс инициатив, проектов и мероприятий. Все они направлены на усиление роли науки и технологий в решении важнейших задач развития общества и страны.

Вирусология

«Ковровое» фосфорилирование бактерий фагом T7

Фаг Т7 нарушает иммунную защиту E. coli с помощью молекулярной «ковровой бомбардировки». Вместо точечного отключения конкретных белков бактерии, киназа T7K хаотично фосфорилирует множество белков бактерии, парализуя различные системы защиты клетки. Ученые выяснили, что этот фермент модифицирует около 70% всех белков бактерии. — Pervasive phosphorylation by phage T7 kinase disarms bacterial defences, «Биомолекула»: «Огромный и загадочный мир бактериофагов».

Вирусы могут контролировать систему утилизации белков в клетке

Некоторые вирусы кодируют убиквитинлигазы — ферменты, которые помечают белки убиквитином и тем самым направляют их на разрушение. Ученые изучили библиотеку примерно из 10 000 вирусных открытых рамок считывания и обнаружили несколько принципиально разных стратегий, связанными с вирусными убиквитинлигазами. Так, одни вирусные убиквитинлигазы имитируют клеточные E3-убквитинлигазылигазы, другие перенаправляют уже существующие клеточные E3-убквитинлигазылигазы для своих целей, а третьи перестраивают механизм куллин-RING убиквитинлигаз. Чаще всего вирусы бьют по компонентам нашей иммунной системы, например белкам JAK1 и CUL1^β–TrCP. Это доказывает, что уничтожение клеточных белков для вируса — это один из способов уклонения от иммунного ответа. — Virome-wide ubiquitin ligase discovery reveals diverse mechanisms of immune evasion, «Биомолекула»: «Танец знамений: убиквитин и протеасома в судьбе внутриклеточных белков».

Микробиология

Бактерии замечают, что вирус разрушает их ДНК

У бактерий открыли новую систему защиты от фагов под названием Metis. Ее главная особенность в том, что она реагирует не на самого фага, а на разрушения, которые он приносит. Многие вирусы, проникая в бактерию, разрушают ее ДНК на нуклеотиды. Если ДНК была заранее метилирована, при ее разрушении выделяется метилированные нуклеотиды, в частности, N⁶-метилдезоксиаденозинмонофосфат (m⁶dAMP). Именно его и замечает система Metis. После распознавания метилированных нуклеотидов бактерия совершает самоубийство, чтобы вирус не успел размножиться и заразить соседние клетки. Один вариант системы Metis мгновенно сжигает все запасы НАД⁺, а другой — делает поры в мембране клетке. — Bacteria sense virus-induced genome degradation via methylated mononucleotides, «Биомолекула»: «Свой среди чужих, чужой среди своих: как система BREX защищает бактерию от фагов и самой себя».

Нейробиология

Нейроны, считывающие часы бодрствования

Ученые нашли в головном мозге мышей нейроны, которые работают как «счетчик» усталости и заставляют организм хотеть спать. Они расположены в гипоталамусе и стволе головного мозга и выделяют тормозные нейромедиаторы серотонин и ГАМК. Чем дольше мышь бодрствует, тем сильнее активируются эти нейроны. Принудительное включение этих клеток заставляло мышей спать намного дольше и глубже обычного. В то же время, длительная блокировка нейронов позволила мышам бодрствовать аномально долго. При этом у животных не появлялось тяжелых нарушений в поведении, которые обычно ожидают от сильного недосыпа. — Wake-activated neuronal populations that regulate sleep drive, «Биомолекула»: «Мозг и сон. Факты в картинках».

Мозг в пробирке научился стареть по человеческим часам

Исследователи впервые смогли поддерживать органоиды головного мозга человека в культуре около пяти лет и показали, что они развиваются по тем же биологическим часам, что и настоящий головной мозг человека. С помощью транскриптомики и анализа метилирования ДНК ученые обнаружили последовательное созревание нейронов и глии, причем эпигенетический «возраст» органоидов практически соответствовал времени, проведенному в культуре. Когда предшественников нейронов из старых органоидов смешивали с молодыми, старые клетки продолжали вести себя как клетки соответствующего позднего этапа развития и пропускали ранние стадии, которые проходили молодые предшественники. Это говорит о том, что у клеток есть своеобразная память о времени развития. — Human brain organoids record the passage of time over multiple years, «Биомолекула»: «От эксперимента до индустрии: как органоиды строят мост между наукой и бизнесом».

Иммунология

RAD51 превращает нейтрофильные ловушки в барьер для воспаления

Нейтрофилы ловят патогены с помощью «сетей» из собственной ДНК. Исследователи выяснили, что держать форму этим сетям помогает белок RAD51, который раньше знали только как белок репарации ДНК. RAD51 стабилизирует ветвления хроматина. Если его подавить или разрушить ветви нуклеазами, то нейтрофильные ловушки становятся менее устойчивыми и быстрее разрушаются в плазме крови. Прочность нейтрофильных ловушек очень важна для здоровья организма. Когда ученые ингибировали RAD51 у мышей с грибковой инфекцией в легких, целостность нейтрофильных ловушек нарушилась. Вместо того, чтобы удерживать воспаление локально в легких, поврежденные сети начали выбрасывать фрагменты хроматина в кровь. Это разнесло сигнал тревоги по всему организму и вызвало масштабную, бесконтрольную активацию иммунных клеток. — RAD51 stabilizes neutrophil extracellular traps to compartmentalize inflammation, «Биомолекула»: «NETs: почему ДНК помогает болезни и как очистить кровь от опасного мусора».

Физиология

Почему при хронической болезни почек кровь хуже сворачивается?

При тяжелой хронической болезни почек у пациентов часто возникают опасные кровотечения. Ученые выяснили, почему это происходит. Все дело в том, что почки перестают выводить мочевину, и она «отравляет» тромбоциты, лишая их способности «заделывать» раны. Исследователи обнаружили на поверхности тромбоцитов транспортер мочевины UT-B (или SLC14A1). Через него избыток мочевины из крови проникает внутрь тромбоцитов и запускает процесс карбамилирования белков, что приводит к их дисфункции. В результате нарушается работа цитоскелета тромбоцитов, их дегрануляция и склеивание друг с другом. Из-за этого нормальный прочный тромб просто не может сформироваться, что и приводит к кровотечениям. Если отключить ген транспортера UT-B или заблокировать белок ингибитором, то тромбоциты вновь работают нормально. — Urea transporter B–mediated urea uptake–induced protein carbamylation in platelets underlies bleeding in chronic kidney disease, «Биомолекула»: «Последний путь тромбоцита».

Биология развития

Фрагменты ДНК в крови помогают предсказывать осложнения беременности

Ученые научились по анализу крови на ранних сроках беременности предсказывать риск опасных осложнений, даже если будущая мама кажется абсолютно здоровой. Для этого они изучили фрагменты внеклеточной ДНК (cell-free DNA, cfDNA), плавающие в крови беременных в первом триместре. Исследователи оценивали не просто количество ДНК, а ее «фрагменто́м» — длину фрагментов, их концы и то, из каких именно клеток они выделились. Такой детальный анализ позволяет находить скрытые угрозы, включая неактивные аутоиммунные и хронические болезни. При уровне ложноположительных результатов в 10% «фрагментомика» ДНК заранее определила будущие проблемы у 90% женщин с псориазом, 73% — с болезнью Крона, 54% — с системными аутоиммунными патологиями и 38% — с болезнями щитовидной железы. — Cell-free DNA fragmentome analysis informs pregnancy outcome in patients with immune-mediated disease, «Биомолекула»: «Внеклеточная ДНК приподнимает завесу тайны беременности».