Nature #552 (7683) + онлайны: глинистые свидетельства марсианских хроник, комплекс силовых упражнений клеточных мембран и пагубное влияние эпоксидгидролазы

• Биотехнологии. ДНК-оригами — технология, позволяющая конструировать из нитей ДНК структуры нужной формы. Еще недавно считалось, что из «запрограммированных» ДНК можно получать ограниченное число объектов небольшого размера. Сразу четыре статьи нового номера рассказывают о том, как можно преодолеть это ограничение: с помощью метода фрактальной сборки уникальных нитей ДНК удалось собрать не только плоские «полотна» размером до 0,5 мкм² (Fractal assembly of micrometre-scale DNA origami arrays with arbitrary patterns), но и трехмерные микрометровые трубки, сопоставимые по размерам с вирусами и клеточными органеллами (Gigadalton-scale shape-programmable DNA assemblies); процесс создания 3D-моделей можно облегчить с помощью объемного блока ДНК с особыми участками, ответственными за самосборку структуры (Programmable self-assembly of three-dimensional nanostructures from 10,000 unique components), а вот снизить стоимость технологии ДНК-оригами помогут бактериофаги (Biotechnological mass production of DNA origami). — DNA self-assembly scaled up, биомолекула: ДНК-оригами: путь от гравюры до нанороботов длиной в 30 лет.
• Экология. Глинистые минералы широко распространены по всей поверхности Марса, однако способ их образования до сих пор оставался загадкой. Новая модель климата раннего Марса позволяет объяснить формирование глин под влиянием плотного водяного пара и углекислого газа в условиях сверхкритического давления. — A steamy proposal for Martian clays, Primordial clays on Mars formed beneath a steam or supercritical atmosphere.
• Структурка. Мутация в белке PINK1, контролирующем повреждения митохондрий, может приводить к болезни Паркинсона. Полученные снимки комплекса белка PINK1, связанного с убиквитином, позволяют раскрыть его архитектуру и структурные особенности, что может стать новым шагом на пути к пониманию лечения болезни Паркинсона. — Structure of PINK1 in complex with its substrate ubiquitin, Vivid views of the PINK1 protein.
• Экология. Изучение климатических изменений, происходящих в верхних слоях атмосферы Земли, важно для прогнозов относительно масштаба грядущего глобального потепления. Результаты нового исследования показывают, что для стабилизации температуры к концу XXI века уже сейчас необходимо более резко сократить выбросы парниковых газов, чем предполагалось ранее. — Greater future global warming inferred from Earth’s recent energy budget, биомолекула: Глобальное потепление бьет по клювам.
• Биофизика, структурка. Клетки способны распределять молекулы по внеклеточному матриксу, оценивая расстояния между ними. В этом им помогает «адаптерный» белок, способный связывать интегрины с актиновым цитоскелетом, являясь своеобразной «молекулярной линейкой». В новом исследовании было показано, что пространственное распределение лигандов зависит от силовой нагрузки на клетку. Так, низкая жесткость цитозоля способствует образованию дополнительных связок между лигандами, а более высокая жесткость ослабляет адгезию между ними. Получается, что клетки могут оценивать силовую нагрузку и перераспределять поверхностные структуры, оптимально подстраиваясь под изменяющиеся условия. — Force loading explains spatial sensing of ligands by cells.
• Структурка. Один из наиболее распространенных неселективных кальциевых каналов человека — это канал TRPM4. Исследованию архитектуры и функций этого канала посвящены сразу два исследования. Так, учеными из Мичигана с помощью методов криоэлектронной микроскопии впервые было показано, что TRPM4 включает в себя два сайта связывания декаванадата, а также содержит в селективном фильтре глутамин, обеспечивающий его одновалентную селективность (Electron cryo-microscopy structure of a human TRPM4 channel). А вот ученые из Техаса показали, что работа этого сложного трехуровневого белкового комплекса ингибируется в присутствии АТФ. — Structures of the calcium-activated, non-selective cation channel TRPM4.
• Иммунология, рак. CD8⁺ T-клетки (TRM), которые обнаруживаются в местах воздействия патогенов, не только обладают клеточной памятью, но и способны быстро вызывать надежный иммунный ответ. Исследование, проведенное в Калифорнийском университете, раскрывает молекулярные механизмы, контролирующие развитие этих клеток. Выяснилось, что для запуска дифференциации клеток TRM необходим транскрипционный фактор Runx3. В отсутствие этого фактора клетки TRM были неактивны, что приводило к быстрому разрастанию опухоли. Напротив, избыточная экспрессия Runx3 повышает количество TRM клеток, тем самым задерживая рост опухоли и способствуя выживанию организма. — Runx3 programs CD8⁺ T cell residency in non-lymphoid tissues and tumours.
• Структурка, биохимия. Один из вариантов модификации гистонов — это сукцинилирование лизина. Американские ученые раскрыли динамику и функциональные последствия этой реакции для развития опухолей. Оказалось, что комплекс ?-кетоглутаратдегидрогеназы (?-KGDH), локализованный в ядре, связывается с лизин-ацетилтрансферазой 2А (KAT2A) из промоторных областей генов. Если же предотвратить попадание комплекса ?-KGDH или ингибировать экспрессию KAT2A, можно блокировать пролиферацию раковых клеток. — KAT2A coupled with the ?-KGDH complex acts as a histone H3 succinyltransferase.
• Молекулярка. Одно из самых тяжелых осложнений сахарного диабета — диабетическая ретинопатия, при которой поражаются сосуды сетчатки. Выяснилось, что ответственность за потерю перицита и разрушение эндотелия несет фермент эпоксидгидролаза (sEN). Экспрессия sEH приводит к сложному каскаду реакций: сначала образуется диол дигидроксидокозапентаеновой кислоты, который накапливается на клеточных мембранах и изменяет локализацию холестеролсвязывающих белков мембраны, что, в свою очередь,нарушает взаимодействие клеток перицита между собой. Остановить этот порочный процесс можно с помощью специфичного ингибитора sEN, который предотвращает развитие аномалий в сосудах. — Inhibition of soluble epoxide hydrolase prevents diabetic retinopathy, биомолекула: Сахарный диабет I типа, или охота на поджелудочную железу.

Science #358 (6368) + онлайны: пространственно-временной континуум головного мозга, летопись скрещиваний азиатских переселенцев и массовые выбросы метана в атмосферу

• Физиология растений, структурка. РУБИСКО — один из ключевых ферментов фотосинтеза, включающий атмосферную углекислоту в биохимический цикл. Ученые уже давно пытаются повысить эффективность РУБИСКО, однако встраивание фермента в E.coli с целью дальнейшей модернизации затрудняется сложностью сборки ферментного комплекса внутри микробной клетки. Ученые из университета Макса Планка разрешили эту проблему путем стабилизации белкового комплекса РУБИСКО с помощью пяти шаперонинов Cpn60/Cpn20 и белка BSD2, что помогло экспрессии растительного фермента в бактерии. — Plant RuBisCo assembly in E. coli with five chloroplast chaperones including BSD2, Putting the RuBisCO pieces together. биомолекула: Волонтер фотосинтеза.
• Молекулярка, рак. Мутации Rac1 активируют ионные каналы TRPC5 и вызывают перестройку цитоскелета в висцеральных эпителиальных клетках почек, что, в свою очередь вызывает гибель этих клеток. Ученые изучили механизм развития этого почечного заболевания на крысах с разными формами почечной недостаточности. В ходе исследования была идентифицирована небольшая молекула, выступающая в роли ингибитора канала TRPC5. Регулярное введение данного ингибитора в организм крыс, страдающих тяжелыми формами протеинурии, задерживало прогрессирование заболевания почек. — A small-molecule inhibitor of TRPC5 ion channels suppresses progressive kidney disease in animal models, TRP’ing up chronic kidney disease.
• Эволюция. Совместное исследование команды ученых из Гавайского университета и Института Макса Планка показывает, что древние Homo sapiens имели азиатские корни. Ранее считалось, что предки всех современных людей переселились из Африки примерно 60 тысяч лет назад и вытеснили коренных обитателей Евразии. Однако исследование останков человека, обнаруженных на территории Юго-Восточной Азии, показывает, что их возраст достигает 70-120 тысяч. Ученые предполагают, что еще до основной волны миграции, имевшей место 60 тысяч лет назад, люди переселялись из Африки в Евразию и на другие континенты. Там переселенцы смешивались с другими древними гоминидами — неандертальцами, денисовскими людьми. Скрещивание между ними могло начаться и раньше — в промежутке примерно от 50 до 200 тысяч лет назад. — On the origin of modern humans: Asian perspectives, биомолекула: Генофонд австралийских аборигенов хранит ключ к тайне выхода человека из Африки, Кто все эти люди?!
• Нейробиология. Нейроны образуются из клеток-предшественников в ходе упорядоченного, но чрезвычайно сложного процесса нейрогенеза. Группа ученых из Сан-Франциско установила, что сценарий развития нейронов ограничен временными и пространственными траекториями созревания. Так, время начала экспрессии генов важно для определения различий между клетками-предшественниками, а в созревающих нервных клетках топографическая иерархия позволяет разделить дорсальные и вентральные линии развивающихся кортикальных нейронов. Исследователи предлагают смешанную модель нейрогенеза головного мозга, в которой учитываются пространственные, типологические и временные иерархии, обусловливающие разнообразие клеточных типов в развивающемся головном мозге. — Spatiotemporal gene expression trajectories reveal developmental hierarchies of the human cortex, биомолекула: Всё, что вы всегда хотели знать о взрослом нейрогенезе, но боялись спросить.
• Зоология позвоночных, биология моря. Естественная реакция животного на угрозу — борьба или побег от опасности. А вот обитатели морей, выбирая стратегию побега, сталкиваются с особыми проблемами — ведь показатели давления и концентрации кислорода в толще морской воды отличаются от атмосферных. Группа ученых, исследовавшая поведение нарвалов Monodon monoceros, провела следующий эксперимент: они измеряли частоту сердечных сокращений животного сразу после освобождения из сетей. Выяснилось, что в такой ситуации у нарвалов наблюдаются противоположные реакции: парадоксальная по своим показателям брадикардия — менее 4 ударов в минуту, которая развивается на фоне высоких энергетических затрат, превышающих норму расхода энергии в три-шесть раз. Исследователи объясняют этот феномен реакцией нейрокогнитивного страха, который защищает организм от стресса. — Paradoxical escape responses by narwhals (Monodon monoceros).
• Структурка, микробиология. Высокие концентрации метана в поверхностных слоях океана представляли собой загадку, ведь фермент, синтезирующий предшественник метана — метилфосфанат — был найден только в одной океанической бактерии. В других микробных сообществах удалось обнаружить родственный фермент HEPD, похожий на метилфосфонат, но неспособный к синтезу метана. Ученые из Гарварда выяснили, что под влиянием глутамина может изменяться структура HEPD, после чего он становится способен синтезировать метилфосфонат и фосфор. Данное исследование объясняет метаболизм метана в насыщенном кислородом слое океана. — Structural basis for methylphosphonate biosynthesis.
• Нейробиология. Старение и нейродегенерация связаны с соматическими мутациями в нейронах, однако ряд методологических препятствий не позволял проверить эту гипотезу. В новом масштабном исследовании изучались изменения нейронов среди двух групп испытуемых — здоровых людей и людей с ранними стадиями нейродегенерации. В обоих случаях особые типы мутаций — соматические однонуклеотидные варианты (sSNV) — увеличивались с возрастом примерно одинаково в гиппокампе и префронтальной коре. Это доказывает, что накопление мутаций зависит как от их локализации в нервной системе, так и от возраста и состояния здоровья человека. — Aging and neurodegeneration are associated with increased mutations in single human neurons, биомолекула: Родословная нейронов: как носить в себе множество мутаций и выглядеть совершенно здоровым.