Nature #552 (7684) + онлайны: регенерация спинного мозга, сенсор мембранных меток и эволюция искусственных капсидов

Биоинженерия. Спецвыпуск Nature посвящен методам усиления регенерации поврежденного спинного мозга. Здесь есть три основных подхода — можно менять состав внеклеточной среды, избавляясь от факторов, подавляющих регенерацию, можно регулировать активность сигнальных каскадов нейронов, и можно использовать мезенхимные стволовые клетки, образующие новые сосуды и защищающие нейроны от атаки иммунной системы. — Spinal-cord injury: s purring regrowth, Repairing the neural highway.
Экология. На данных 48 локаций саванны, а также широколиственных и хвойных лесов, экологи показали, что пожары долгосрочно снижают содержание азота и углерода в почве. Из-за этого продуктивность экосистем падает с ростом частоты пожаров. — Fire frequency drives decadal changes in soil carbon and nitrogen and ecosystem productivity.
Структурка. Каналы TMEM16A впускают в клетку ионы хлора в ответ на повышение содержания кальция внутри клетки. Работа этих каналов важна для передачи сигнала в гладких мышцах, а также для некоторых типов нервных клеток. В новом номере Nature опубликованы структуры мышиного TMEM16A в присутствии и отсутствии кальция, благодаря сравнению которых можно предположить механизм работы канала. — Activation mechanism of the calcium-activated chloride channel TMEM16A revealed by cryo-EM, Cryo-EM structures of the TMEM16A calcium-activated chloride channel.
Структурка. Комплекс mTORC1 регулирует рост и метаболизм клетки, реагируя на сигналы от многих факторов. В том числе, влияют на его активность ГТФаза RHEB (положительно) и белок PRAS40 (отрицательно). В новой работе представлен целый набор структур, проясняющих детали взаимодействия этих факторов — во-первых, структура самого mTORC1, во-вторых, активированный mTORC1 в комплексе с RHEB, и в-третьих, комплекс mTOR—PRAS40. Кроме того, отдельно были сделаны структуры частей mTORC1, важных для его взаимодействий с другими белками. — Mechanisms of mTORC1 activation by RHEB and inhibition by PRAS40.
Клеточная биология, биоинженерия. Везикулы, переносящие белки и другие молекулы в определенные клеточные органеллы, ориентируются, в том числе, по фосфоинозитидным меткам на цитоплазматических сторонах мембран. Американские ученые разработали сенсор, позволяющий отслеживать состав фосфоинозитидных меток в клатриновых везикулах и исследовать таким образом детали клеточного транспорта. — Dynamics of phosphoinositide conversion in clathrin-mediated endocytic traffic.
Иммунология. Т-клетки памяти разделяют некоторые свойства как эффекторных, так и наивных клеток. В частности, они плюрипотентны и способны мигрировать в лимфатические узлы и селезенку, но при этом при встрече с патогеном быстро приобретают эффекторные функции. Поэтому имели право на существование две точки зрения — что Т-клетки памяти происходят от наивных клеток, или от эффекторных. Новые работы демонстрируют, что Т-клетки памяти все же образуются из эффекторных Т клеток путем дедифференцировки. — Effector CD8 T cells dedifferentiate into long-lived memory cells, Origin and differentiation of human memory CD8 T cells after vaccination.
Эволюция, биоинженерия. Американские исследователи собрали искусственные нуклеокапсиды, содержащие РНК, кодирующие белки этого капсида, и предоставили им экспрессироваться в клетках E. coli. Спустя несколько поколений нуклеокапсиды пришли к большей плотности упаковки своей РНК и способности дольшее время циркулировать в крови. Исследователи предполагают, что с помощью искусственной эволюции будет легче делать безопасные вирусы для биоинженерных задач, чем с помощью модификации природных вирусов. — Evolution of a designed protein assembly encapsulating its own RNA genome.

Science #358 (6369) + онлайны: ДНК-осциллятор, дизайн пептидных макроциклов и механизмы роста пыльцевой трубки

• Клеточная биология, физиология растений. Микробный токсин Nep1-like protein (NLP) вызывает некроз клеток растения, и при этом действует только на представителей эвдикот. В новой статье описывается механизм такой специфичности токсина — оказывается, он связывается с определенными сфинголипидами — гликозилинозитол фосфорилцерамидами. У эвдикот эти сфинголипиды содержат по два остатка гексоз, что подходит для связывания токсина. А есть остатка гексоз три, как у однодольных, то токсин не может связать свои лиганды и не оказывает эффекта. — How plants differ in toxin-sensitivity, Eudicot plant-specific sphingolipids determine host selectivity of microbial NLP cytolysins.

• Биоинженерия. Американские ученые с нуля разработали молекулярный осциллятор, работающий без ферментативных компонентов. В осцилляторе меняются концентрации цепочек ДНК, поочередно вытесняющих друг друга из дуплексов. Исследователи также написали компилятор, автоматически разрабатывающий дизайн подобных систем с желаемыми характеристиками. Осциллятор, разработанный компилятором, оказался рабочим и не потребовал никаких модификаций. — Enzyme-free nucleic acid dynamical systems.

• Биоинженерия. ДНК-оригами часто собирают из множества коротких цепочек. В новой работе описываются возможности другого подхода — укладки единственной длинной цепочки. У авторов по плану складывались структуры из цепочек ДНК длиной до 10000 нуклеотидов и из РНК длиной до 6000 нуклеотидов. — Single-stranded DNA and RNA origami. биомолекула: Голактеко опасносте: ДНК-роботы в живом организме, ДНК-оригами: путь от гравюры до нанороботов длиной в 30 лет.

• Структурка. При болезни Паркинсона молекулы α-синуклеина собираются в нитевидные агрегаты тельца Леви. По некоторым данным, еще небольшие скопления α-синуклеина — олигомеры — оказывают на нейроны токсичный эффект. Структуры двух типов олигомеров α-синуклеина позволяют предположить, что их токсический эффект объясняется сочетанием липофильного и высоко структурированного элементов, благодаря которому эти олигомеры легко встраиваются в мембраны и нарушают их структуру. — Structural basis of membrane disruption and cellular toxicity by α-synuclein oligomers.

• Структурка. Пептидные макроциклы, сочетающие в своем составе D- и L-аминокислоты, могут действовать как полезные лекарства с антимикробной или противоопухолевой активностями. Команда американских исследователей изучила пространство вариантов, которые возможны при конструировании таких циклов размером в 7-10 остатков, и предсказала существование около 200 стабильных структур. Большая часть структур синтезированных молекул, проверенных ЯМР, оказалась близкой к предсказанными вычислительными методами структурам. — Comprehensive computational design of ordered peptide macrocycles.

• Молекулярка. Исследователи из Великобритании описали ранее не известный способ встраивания в мембрану белков с умеренно гидрофобными трансмембранными доменами. Эти белки должны провзаимодествовать с кальмодулином, который защитит их от других возможных взаимодействий и передаст белковому комплексу в составе эндоплазматической мембраны — EMC. Последний обеспечит правильное встраивание трансмембранного домена в мембрану. — The ER membrane protein complex is a transmembrane domain insertase.

• Молекулярка, физиология растений. Для правильного роста пыльцевой трубки клетка должна оперативно получать информацию о том, как обстоят дела снаружи. В регуляции роста пыльцевой трубки участвуют внеклеточные пептиды семейства RALF, взаимодействие которых с клеточными белками LRX необходимо для отслеживания изменений состояния клеточной стенки. А взаимодействие RALF с рецепторами BUPS1, BUPS2, ANXUR1 и ANXUR2 необходимы, чтобы поддерживать целостность пыльцевой трубки то того момента, когда нужно будет высвобождать гаметы. — RALF4/19 peptides interact with LRX proteins to control pollen tube growth in Arabidopsis, Arabidopsis pollen tube integrity and sperm release are regulated by RALF-mediated signaling.