Подписаться
Оглавление

SciNat за декабрь 2016 #2: турбулентность в кровеносных сосудах, вирусы-защитники и ускоряющий время дофамин

  • 370
  • 0,9
  • 0
  • 0
Добавить в избранное
Дайджест
В Саудовской Аравии большинство браков совершается между родственниками. Из-за этого у населения страны повышенный риск проявления наследственных заболеваний. Чтобы изменить ситуацию, было решено сосредоточиться на масштабных проектах по изучению геномов граждан.
На этой неделе в Nature и Science немало интересного про эволюцию. Оказывается, некоторые виды рыб способны повысить свою устойчивость к смертельным дозам ядов всего за несколько десятков лет, а деление клетки на компартменты — защита от чрезмерно быстро реплицирующихся нуклеиновых кислот (по сути, от вирусов). Кроме того, мы познакомимся с несколькими новыми ролями дофамина: он помогает птицам верно выбирать песню для подражания и исправлять собственные ошибки в пении, а у многих других организмов регулирует восприятие субъективного времени. Есть интересные статьи и по молекулярной биологии, и по самым распространённым заболеваниям и перспективным способам борьбы с ними.

Nature #540 (7632) + онлайны: белковые машины в действии, турбулентность в кровеносных сосудах, вирусы-защитники своих хозяев

  • Молекулярка, старение. При старении у организма нарушается гомеостаз белков (протеостаз). Поэтому теоретически, влияя на синтез белков в клетке, можно «вылечить» некоторые проявления старения. А чтобы образовать правильные белки, клетке нужны соответствующие матричные РНК. Удастся ли их получить, зависит от процессов сплайсинга — вырезания «лишних» участков из предшественницы матричной РНК. Оказалось, что по крайней мере круглым червям Caenorhabditis elegans можно продлить жизнь с помощью белков-факторов сплайсинга. Кроме того, выяснилось, что увеличение продолжительности жизни при регулярном умеренном голодании обеспечивается тоже факторами сплайсинга. — Splicing factor 1 modulates dietary restriction and TORC1 pathway longevity in C. elegans.
  • Генетика, молекулярка, нейробиология. Анализ крупнейшей выборки генетического материала людей с расстройствами аутистического спектра показал, что их заболевания могут возникать из-за неправильной регуляции работы длинных некодирующих РНК (lncRNAs) — тех из них, которые специфичны для приматов, в число которых входит человек. Кроме того, у людей с расстройствами аутистического спектра сильнее обычного проявляются различия в экспрессии генов в лобной и височной долях. — Genome-wide changes in lncRNA, splicing, and regional gene expression patterns in autism.
  • Структурка. Хроматин — комплекс из нуклеиновых кислот и белков — может менять свою форму. Иными словами, его возможно ремоделировать и таким образом менять доступность конкретных участков ДНК для репликации и транскрипции. Для этой цели существуют специальные белки — «ремоделлеры» хроматина. По сути своей это ферменты. У многих ферментов этого типа каталитическая субъединица, по сути, одна и та же, и называется она ISWI. Её структуру недавно расшифровали. — Structure and regulation of the chromatin remodeller ISWI.
  • Вирусология. Бывают вирусы покрупнее, а бывают вирусы поменьше. Иногда мелкие паразитируют на крупных, и тогда они называются вирофагами. Ну а крупные вирусы, как водится, живут в эукариотах. Например, простейшее Cafeteria roenbergensis атакуют вирусы под названием CroV (расшифровывается как Cafeteria roenbergensis virus). Однако в клетках Cafeteria также находятся паразиты CroV — мавирусы. До появления своих «жертв» они неактивны, но как только в простейшее проникает CroV, мавирусы атакуют его и таким образом волей-неволей защищают «хозяина». Но это ещё не всё. Если инфицированная CroV Cafeteria всё-таки погибает, из её разрушенной клетки выходят и частицы мавируса. При этом они подавляют размножение CroV и таким образом защищают простейших-соседей умершей Cafeteria. — Host genome integration and giant virus-induced reactivation of the virophage mavirus, Virology: A parasite’s parasite saves host’s neighbours.
  • Нейробиология. Моделируя болезнь Альцгеймера на мышах, учёные пришли к выводу, что ещё до образования амилоидных бляшек и ухудшения когнитивных способностей возникает другое, внешне незаметное нарушение работы мозга. Нервные клетки, которые до того синхронно подавали сигналы в γ-ритме (это частота 20–50 Герц), теряют свою синхронность, и сила γ-ритма в электроэнцефалограмме падает. Но есть хорошая новость: нейроны можно натренировать разряжаться вместе с нужной частотой, и когда они «вернутся в ритм», уровень амилоидного пептида снизится. Как знать, может, эта мера способна замедлить развитие болезни Альцгеймера. — Gamma frequency entrainment attenuates amyloid load and modifies microglia, Neurodegenerative disorders: Neural synchronization in Alzheimer’s disease.
  • Структурка, фармакология, иммунология. Хемокины — это сигнальные белки, играющие роль в реакциях иммунной системы (например, они запускают воспалительные процессы, а также влияют на лёгкость попадания вирусов в клетки). Существуют рецепторы, которые обнаруживают присутствие хемокинов. Препараты, влияющие на такие рецепторы, помогают в лечении воспалений и аллергий. Анализ структуры двух рецепторов к хемокинам (CCR9 и CCR2) нашёл у них несколько ранее неизвестных сайтов связывания. Информация о них поможет в создании новых лекарств. — Intracellular allosteric antagonism of the CCR9 receptor, Structure of CC chemokine receptor 2 with orthosteric and allosteric antagonists, Pharmacology: Inside-out receptor inhibition. См. также: Структуры рецепторов GPCR «в копилку».
  • Генетика, рак. Заголовки новостей про очередные заново открытые «гены рака» волей-неволей видит каждый. И всё-таки, можно ли по генетическому профилю точно предсказать риск развитий онкологического заболевания? Пока получается так, что для острого миелоидного лейкоза это возможно. Для этого нужно понимать, в каком состоянии у потенциального больного 17 конкретных генов. — 17-gene stemness score for rapid determination of risk in acute leukaemia, Cancer: A gene-expression profile for leukaemia.
  • Рак. Часто бывает непонятно, какие клетки запустили образование метастазов. Однако в случае рака полости рта удалось выявить конкретную популяцию клеток, которая служит причиной метастазирования. В них помногу экспрессируется ген CD36, кодирующий соответствующий рецептор жирных кислот. Метастазирование при таком раке провоцирует, в частности, диета с повышенным содержанием жиров. Хорошо, что эти CD36+-клетки легко нейтрализуются антителами к вышеназванному рецептору. — Targeting metastasis-initiating cells through the fatty acid receptor CD36.
  • Биомеханика. Авторы этой работы рассматривают клетку как набор из белковых машин. Они точечно воздействовали электрическим полем на кристаллы белкового домена PDZ и выяснили, что его субъединицы при таком воздействии способны слаженно двигаться, пусть и очень недалеко. И хотя критики говорили, что Нобелевская премия по химии в 2016 году была выдана за очень далёкую от жизни вещь — то есть за молекулярные машины, — мы видим, что их можно изготовить на практике. — Electric-field-stimulated protein mechanics.
  • Вирусология, ВИЧ. Очень часто вирус иммунодефицита HIV-1 попадает в организм человека через половые пути. При этом и в стенках влагалища, и в коже крайней плоти есть клетки Лангерганса, способные активировать иммунный ответ на потенциальную угрозу и даже создать барьер, мешающий распространению ВИЧ. Успех борьбы этих клеток против вируса зависит от того, много ли у них рецептора под названием Langerin. Именно с ним связываются частицы ВИЧ. После такого связывания они погружаются в составе мембранных пузырьков внутрь клеток Лангерганса, где и уничтожаются. Кстати в уничтожении ВИЧ в данном случае помогает механизм аутофагии, за раскрытие которого в этом году также дали Нобелевскую премию, только по физиологии и медицине. — Receptor usage dictates HIV-1 restriction by human TRIM5α in dendritic cell subsets.
  • Физиология, биохимия. Турбулентность — штука вредная не только в воздухе. Она мешает жить и на земле, способствуя образованию атеросклеротических бляшек в изогнутых участках сосудов. На турбулентные потоки крови в этих местах реагируют клетки эндотелия сосудов: в них активируется путь YAP/TAZ, который и запускает формирование бляшек. Если его ингибировать, риск формирования бляшек в «сложных» участках сосудов снижается. — Integrin-YAP/TAZ-JNK cascade mediates atheroprotective effect of unidirectional shear flow, Cardiovascular disease: A turbulent path to plaque formation.

Science #354 (6317) + онлайны: компартментализация как защита от вирусов, дофамин для ускорения времени, «дизайнерские клетки» против диабета

  • Микробиология. Патогенный микроорганизм синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa) выделяет в среду пиоцианин (он же феназиновый пигмент). Есть фермент пиоцинаниндеметилаза (PodA), который модифицирует и таким образом дезактивирует пиоцианин. Оказалось, что если этим ферментом воздействовать на биоплёнки из Pseudomonas aeruginosa, их формирование тормозится. Такой результат показывает, что состояние бактериальных биоплёнок можно изменять, влияя на состав веществ, которые эти бактерии выделили наружу. — Pyocyanin degradation by a tautomerizing demethylase inhibits Pseudomonas aeruginosa biofilms.
  • Физиология растений, молекулярка. Пептидные гормоны, контролирующие рост растений, получаются из крупных белковых молекул путём протеолиза. Оказалось, что работа ферментов из группы субтилизинподобных протеиназ необходима для созревания ряда «гормонов роста» арабидопсиса. — Precursor processing for plant peptide hormone maturation by subtilisin-like serine proteinases.
  • Структурка, вирусология. Исследования вируса Зика, как и эпидемия вызываемой им лихорадки, продолжается. Ещё одна работа, посвящённая этому организму, раскрывает кристаллическую структуру его протеазы NS2B-NS3, необходимой для репликации вирусных частиц. Информация об этой структуре поможет создавать лекарства, обезвреживающие вирус путём воздействия на активные центры NS2B-NS3. — Crystal structure of unlinked NS2B-NS3 protease from Zika virus. См. также: Вирус Зика — глобальная угроза?, Вирус Зика: мнимая паника или реальная угроза.
  • Нейробиология. Дофамин влияет не только на проявление удовольствия, но и на восприятие времени. Его выделение нейронами среднего мозга служит одной из причин того, почему время, проведённое в хорошей компании, пролетает незаметно. — Midbrain dopamine neurons control judgment of time.
  • Нейробиология. И ещё о дофамине. Этот многоликий нейромедиатор, кроме вышеперечисленных функций, выполняет ещё одну — правда, видимо, только у птиц. У молодых зебровых амадин, когда те учатся петь, в головном мозге активируется группа нейронов, выделяющих дофамин. По всей видимости, работа этих клеток позволяет птицам понять, чью песню они слышат (своего вида или какого-то другого) и стоит ли ей подражать. — Dopamine neurons encode performance error in singing birds, Encoding vocal culture, Mind the gap: Neural coding of species identity in birdsong prosody.
  • Молекулярка, эволюция. Если так подумать, вирусы — это нуклеиновые кислоты-паразиты, и чем быстрее они реплицируются, тем опаснее они в роли паразитов. Один из способов остановить или хотя бы замедлить их распространение — физически отгородиться. В пределах клетки это означает создать новую мембрану, то есть компартментализироваться. К такому выводу пришли авторы этой статьи, изучая, как компартментализация в неживых материалах тормозит распространение молекул-паразитов. — Transient compartmentalization of RNA replicators prevents extinction due to parasites.
  • Биодизайн, медицина. При диабете первого типа погибают β-клетки поджелудочной железы, выделяющие гормон инсулин. При диабете второго типа ткани организма теряют способность «адекватно воспринимать» инсулин, либо его выработка снижается. Оба состояния, по крайней мере у мышей, удалось компенсировать с помощью «дизайнерских» клеток, имитирующих β-клетки поджелудочной железы. — β-cell—mimetic designer cells provide closed-loop glycemic control.
  • Генетика, эволюция, экология. Атлантические рыбы Fundulus heteroclitus оказались способны очень быстро, всего за несколько десятилетий, приспосабливаться к повышению концентрации ядовитых веществ в воде. Это стало возможным благодаря высокому уровню генетического разнообразия среди особей данного вида и соответствующих мутаций. Но, конечно, это не значит, что выбросы «химикатов» в окружающую среду не стоит сокращать. — The genomic landscape of rapid repeated evolutionary adaptation to toxic pollution in wild fish.

Комментарии