Подписаться
Оглавление

SciNat за декабрь 2018 #1: плацента из пробирки, пауки-«млекопитающие» и традиции дрозофил

  • 261
  • 0,6
  • 2
  • 0
Добавить в избранное
Дайджест

Разработчики нейронных сетей и трехмерных интегральных схем сталкиваются со следующей проблемой: математические расчеты позволяют описывать сами сети, но зачастую не учитывают реальное пространство, занимаемое составляющими системы. Из-за этого ряд объектов — например, узлы сети, которые определенным образом пересекаются друг с другом, оказываются «за бортом» математической модели. В конечном итоге это представляет собой проблему построения архитектуры интегральной схемы, так как ее плотность неизбежно увеличивается. В новом исследовании американские ученые объясняют геометрию построения трехмерных сетей, что позволяет исследовать влияние непересекающихся структур сети на 3D-архитектуру системы. В качестве примера для обложки были выбраны два показательных примера сети, распечатанных на 3D-принтере: слева — свободная сеть, в которой учтены реальные геометрические особенности элементов, а вторая — «скомканная» модель, в которой не учитывается внутреннее пространство системы. — A structural transition in physical networks.

Вот и первая неделя декабря, на которой мы знакомимся с очередными выпусками научных журналов! В Nature опубликован ряд по-зимнему серьезных статей, посвященных арктическому прошлому, новой мишени в борьбе со стафилококками и тонкостям создания эмбриональных моделей. В Science на этой неделе тоже много интересного — мы узнаем о высокогорной культуре древних людей, формировании традиций «сквозь века» у представителей животного мира и тонкостях материнской заботы.

Nature #563 (7733) + онлайны: двойные сигналы в поджелудочной, ооциты под защитой и новости из мира таргетной терапии

  • Экология, климат. Проблемы климата в целом и глобального потепления в частности сейчас у всех на слуху. Но вот американские исследователи предлагают покопаться в прошлом, чтобы найти ответы на интересующие вопросы. Так, большой интерес представляют исторические периоды массивного и резкого потепления в Арктике, которые с определенной эпизодичностью возникали во время последнего ледникового периода. В эти периоды времени, называемые осцилляциями Дансгора — Эшгера, сдвиги температуры в Гренландии осуществлялись с разницей примерно в 10 оС. Ученые считают, что именно этот феномен способствовал изменению направления западных ветров Южного полушария. — Abrupt ice-age shifts in southern westerly winds and Antarctic climate forced from the north.
  • Иммунология, молекулярка. Метициллин-устойчивые стафилококки (Staphylococcus aureus) — один из объектов внимания ученых, так как эти бактерии часто вызывают трудноизлечимые — а зачастую и смертельные — заболевания. Несмотря на то, что у большинства людей есть антитела против Staphylococcus aureus, часто это не самая эффективная иммунная стратегия — ввиду большой вариабельности антител. Однако существует одна клеточная мишень, ассоциированная с тейхоевой кислотой (target wall teichoic acid, WTA). Недавно ученым удалось обнаружить стратегию иммунного уклонения от стафилококка, которая основана на предотвращении иммуногенности доминирующего гликоантигена WTA. В конечном итоге новое направление лечение может помочь в разработке ингибиторов S. aureus у людей с ослабленным иммунитетом. — Methicillin-resistant Staphylococcus aureus alters cell wall glycosylation to evade immunity, биомолекула: Биотехнология антител.
  • Молекулярка, рак. Образование опухолей может вызываться большим количеством причин, в том числе так называемыми HR мутациями (homologous recombination), которые ослабляют гомологичную рекомбинацию и способствуют опухолегенезу. Подобные мутации могут возникать из-за потери функции аж в 22 генах. В новом исследовании ученые решили сосредоточиться на одном из таких генов — CDK12. Выяснилось, что этот ген выполняет значимую функцию: он подавляет интронное полиаденилирование в эмбриональных стволовых клетках. Мутации гена CDK12 вызывает нарушение нормального процесса полиаденилирования, что приводит к развитию воспалительного процесса. Таким образом, ген CDK12 может стать потенциальной химиотерапевтической мишенью и использоваться в качестве биомаркера опухоли. — CDK12 regulates DNA repair genes by suppressing intronic polyadenylation, биомолекула: Что влияет на интенсивность генетической рекомбинации?
  • Биохимия, молекулярка. Эндотелиальная синтаза оксида азота способна защищать почки от повреждений, однако молекулярные механизмы такой защиты пока что слабо изучены. В новой работе ученые рассказывают об эндогенном источнике S-нитрозотиолов в клетках Saccharomyces cerevisiae — им является классический метаболический кофермент А, ассоциированный с оксидом азота (SNO-CoA). Любопытно, что система SNO-CoA зависит от содержания в клетках пируваткиназы PKM2: ее целенаправленное удаление из мышиных проксимальных канальцев инициирует защитные и механистические эффекты S-нитрозилирования. — Metabolic reprogramming by the S-nitroso-CoA reductase system protects against kidney injury.
  • Эмбриология. Известно, что постнатальный рост ооцитов млекопитающих сопровождается усилением метилирования ДНК, однако долгое время было неизвестно, с чем это связано. В новой работе раскрывается важность фактора Stella, который экспрессируется в ооцитах и ранних зародышах. Так, ооциты, в которых отсутствует Stella, подвержены избыточному метилированию ДНК на уровне генома в целом (даже в промоторах неактивных генов). В свою очередь, потеря фактора Stella приводит к накоплению регулятора метилирования ДНК, что способствует неправильной локализации метилтрансферазы в ядре. Таким образом, фактор Stella защищает уникальный геном ооцита и обеспечивает нормальное развитие половых клеток. — Stella safeguards the oocyte methylome by preventing de novo methylation mediated by DNMT1, биомолекула: Эпигенетические часы: сколько лет вашему метилому?
  • Онтогенез, молекулярка. Поджелудочная железа формируется из двух разных инвагинаций, в состав которых входят эпителиальные клетки-предшественники. Среди них выделяют бипотентные клетки-предшественники поджелудочной — biPPs (bipotent pancreatic progenitors). Выяснилось, что в основе запуска работы bi-PPs лежат два разных сигнала: один из них — внеклеточный внешний сигнал, ассоциированный с интегрином α5, а другой — собственный сигнальный путь механотрансдукции. Таким образом, процесс развития bb-PPs поджелудочной железы находится под контролем одновременно двух путей регуляции. — Mechanosignalling via integrins directs fate decisions of pancreatic progenitors.
  • Эмбриология. Исследование развития плода — один из наиболее важных, но в то же время и наименее изученных процессов. Проблема заключается в наблюдении за процессами взаимодействия между матерью и плодом в процессе беременности. Однако ученым из Кембриджа удалось обойти эту проблему: они создали органоидную модель на основе трофобласта, которая имитирует функции плаценты. Выяснилось, что устойчивые культуры, выращенные из донорных клеток плаценты, могут сформировать настоящий ворсинчатый трофобласт. Причем судьба клеток может быть различной — одна часть дифференцируется в синцитиотрофобласт, обеспечивающий метаболизм, а другая часть — в клетки экстраворсинчатого слоя, который обеспечивает связь с материнскими кровеносными сосудами. — Trophoblast organoids as a model for maternal—fetal interactions during human placentation, биомолекула: Мигранты микромира: почему плацента стала домом для бактерий?
  • Наука и общество. Оценка поисковых затрат в сфере R&D показала, что индустриальные компании заинтересованы в появлении новых терапевтических средств больше, чем академические учреждения. Что, в общем, вполне объяснимо: компаниям выгодна прибыль, в то время как ученым невыгодно посвящать время на поисковые исследования в случае неподтверждения ожидаемых результатов. Более того, неутешительная статистика подтверждает, что ученые зачастую готовы идти на выборочные публикации и определенную подтасовку данных, жертвуя истинностью полученных результатов. Остается открытым вопрос о возможности восстановления этого нарушенного баланса между высокими стандартами исследований и качеством поисковых экспериментов. — Industry is more alarmed about reproducibility than academia.
DtMcRH2WoAA1n5S.jpg

На обложке нового номера Science — структура 26S-протеасомы с тирозиновыми лопастями (изображены в виде синих, зеленых и желтых кластеров), которая постепенно «утаскивает» белковый субстрат (изображен в виде структуры, построенной из желтых блоков) для дальнейшей деградации. С помощью подобной визуализации ученые пытаются раскрыть молекулярные механизмы деградации поврежденных белков. Этот процесс достаточно сложен — хотя бы потому, что в ходе взаимодействия с белковой мишенью протеасома претерпевает три последовательных конформационных перехода, ассоциированных со связыванием АТФ, последующим гидролизом и высвобождением фосфата. — Substrate-engaged 26S proteasome structures reveal mechanisms for ATP-hydrolysis—driven translocation, биомолекула: Вездесущий убиквитин.

Science #362 (6418) + онлайны: продвинутая память, заботливые пауки и колоноциты-спасатели

  • Антропология. Пожалуй, в проблеме изучения расселения древних людей вопросов всегда будет больше, чем ответов. На этой неделе ученые обращаются к загадке освоения Тибета — крайне суровому высокогорному району, где даже в современном мире отваживаются жить постоянно лишь тибетские монахи. Предполагалось, что колонизация Тибетского плато человеком происходила в позднем периоде голоцена. Но последние результаты археологических раскопок в Центральном Тибете говорят о том, что люди оккупировали этот район примерно 40–30 тысяч лет назад. Ученым удалось обнаружить орудия труда — лезвия, инструменты и другие приспособления, которыми пользовались древние люди для выживания. На сегодняшний день эти находки являются самыми «высокообнаруженными» палеолитическими следами присутствия древнего человека. — The earliest human occupation of the high-altitude Tibetan Plateau 40 thousand to 30 thousand years ago, The last of Asia conquered by Homo sapiens, биомолекула: Кто все эти люди?!
  • Нейробиология. Процессы формирования памяти традиционно считаются наиболее сложными для изучения. Но ученым из Германии удалось сделать серьезный шаг вперед в изучении этого вопроса. Так, традиционно считается, что гиппокамп обеспечивает быстрое запоминание информации, в то время как неокортекс — менее пластичная и медленнее развивающаяся область мозга. В новом исследовании с помощью МРТ, сфокусированной на измерении средней диффузии молекул воды — биомаркера тканевой микроструктуры — ученые обнаружили, что процесс обучения способствует быстрому развитию неокортикальной пластичности, причем такое локальное изменение функциональной структуры новой коры сохраняется в течение еще 12 часов. Получается, что неокортекс способен быстро перестраиваться для запоминания. — Fast track to the neocortex: A memory engram in the posterior parietal cortex, New dimensions for brain mapping, биомолекула: Технологии изучения клеточных механизмов памяти.
  • Этиология. Культура в нашем понимании часто считается исключительной привилегией человека. Но вот ученые из Франции в своей новой статье пытаются это опровергнуть. В качестве примера изучался процесс спаривания у дрозофил. Выяснилась любопытная вещь: дрозофилы способны выбирать определенную стратегию спаривания, которая затем будет передаваться потомкам из поколения в поколение. Тем самым мушки генерируют традиции, сохраняющиеся во времени. — Cultural flies: Conformist social learning in fruitflies predicts long-lasting mate-choice traditions, Culture and conformity shape fruitfly mating.
  • Биохимия. Белки, собираемые на рибосомах, содержат остаток метионина на N-конце. Любопытно, что у эукариот большинство собирающихся белков содержат немодифицированный метионин, в то время как бактерии подвергаются формилированию остатка метионина до начала трансляции. Более подробное изучение этого явления показало, что процесс N-концевого формилирования у эукариот происходит под влиянием определенных стрессовых факторов, в результате которых в цитоплазме возникает фиксированная формилтрансфераза. Причем для ее сохранения в клетке необходима Gcn2 киназа. Но в большинстве случаев модифицированный остаток метионина у эукариот все же не обнаруживается: во-первых, из-за отсутствия Gcn2 киназы, а во-вторых — из-за того, что формилированные N-концевые остатки эукариотических белков подвергаются убиквитинированию. — Formyl-methionine as an N-degron of a eukaryotic N-end rule pathway.
  • Структурка. Как правило, дыхательные цепи переноса электронов представляют собой сложные белковые комплексы, встроенные в мембрану. Из-за их «массивности» и сложной организации электрон-транспортные цепи представляют собой сложный объект для исследования. Китайским ученым с помощью криоэлектронной микроскопии удалось определить структуру микобактериального комплекса III–IV. Так, белковый димер III оказывается как бы зажатым между двумя мономерами IV. Сама же цепь переноса электронов начинается от хиноновых окислительных центров комплекса III и заканчивается в центрах восстановления кислорода в комплексе IV. — An electron transfer path connects subunits of a mycobacterial respiratory supercomplex.
  • Физиология человека. В новом исследовании ученые раскрывают важную роль колоноцитов — клеток слизистой оболочки толстого кишечника. Так, здоровые колоноциты обеспечивают формирования анаэробных условий в просвете толстого кишечника. Это связано с тем, что метаболизм колоноцитов способствует быстрому потреблению попавшего в кишечник кислорода. Однако в случае нарушения привычного сценария жизнедеятельности — например, в случае болезни, диеты или внутреннего повреждения — эпителий не справляется с нагрузкой, а в толстом кишечнике устанавливаются аэробные условия. Наличие кислорода способствует распространению факультативных аэробов, среди которых могут быть и патогены. Получается, что здоровые колоноциты избавляют человека от дисбиоза. — Colonocyte metabolism shapes the gut microbiota, биомолекула: Микробиом кишечника: мир внутри нас.
  • Зоология, этология. Интересная статья, посвященная материнскому контролю в мире животных. Довольно часто встречается «гиперопека» — когда материнские особи продолжают кормить свое потомство даже после достижения ими взрослого состояния. Но кто бы мог подумать, что выкармливание собственных детенышей может наблюдаться и у пауков! Более того, пауки-скакуны способны секретировать питательное молочноподобное вещество, которым они кормят потомство. — Prolonged milk provisioning in a jumping spider.

Комментарии