Nature #564 (7735) + онлайны: борьба с цитокиновым штормом, два типа реакции на боль и неожиданный эффект метилирования актина

• Иммунология. Цитокиновый шторм — сильное воспаление, в котором цитокины активируют иммунные клетки, а те, в свою очередь выделяют новые цитокины. Если эта петля обратной связи не рвется, воспаление может распространиться на весь организм и привести к смерти пациента. Цитокиновый шторм возникает как осложнение после некоторых видов химиотерапии. Как показало новое исследование, бороться с ним помогает предсердный натрийуретический пептид. Этот гормон снижает уровень циркулирующих катехоламинов, поддерживающих цитокиновый шторм. — Adrenaline fuels a cytokine storm during immunotherapy, Disruption of a self-amplifying catecholamine loop reduces cytokine release syndrome.
• Нейробиология. Есть два типа реакции на боль: резкая рефлекторная реакция, в надежде избежать повреждения тканей (как отдергивание руки от горячей поверхности), а также продолжительная реакция, нацеленная на то, чтобы справиться с длительной болью (например, когда животное периодически лижет обожженную лапу). Как оказалось, за эти ответы на боль отвечают разные нейронные контуры. В частности, нейроны спинного мозга, экспрессирующие TAC1^Cre и LBX1^Flpo, необходимы, чтобы мышь облизывала обожженную кожу. Но на рефлекторных защитных реакциях активность этих нейронов никак не сказывается. Интересно, что нейроны спинного мозга, экспрессирующие TAC1^Cre и LBX1^Flpo, имеют прямые проекции в медиальные ядра таламуса. Люди с повреждениями этого региона были селективно не чувствительны к продолжительной боли. — Identifying the pathways required for coping behaviours associated with sustained pain.
• Молекулярка. Метилирование актина по 73-му гистидину (H73me) — консервативная модификация у млекопитающих, а также некоторых других животных и даже растений. Было известно, что H73me замедляет обмен нуклеотидов, с которыми связывается актин, а также немного ускоряет сборку актиновых филаментов. Однако новая работа на мышах обнаружила неожиданный и значительно более серьезный эффект этой модификации. Оказалось, что мыши без фермента SETD3, основной деятельностью которого является модификация H73me, часто испытывают затруднения при родах и дают из-за этого намного меньше потомства. Интересно, что эффект H73me удалось показать и на клетках человека — клетки гладких мышц матки без SETD3 хуже реагировали на сигнал, который должен вызывать сокращения. — SETD3 is an actin histidine methyltransferase that prevents primary dystocia.
• Молекулярка. Многие ферменты в ходе своей работы присоединяют к себе субстрат через эфирную или тиоэфирную связь. Изучать такие интермедиаты полезно, чтобы лучше понимать механизмы реакции. Однако часто эти интермедиаты неустойчивы, и исследовать их неудобно. Ученые из Англии и Канады предлагают решение проблемы — очень просто, мы меняем генетический код, чтобы получить возможность встраивать в белки 2,3-диаминопропионовую кислоту. Дальше мы встраиваем эту кислоту на место каталитического серина или цистеина в фермент, который мы хотим исследовать. 2,3-Диаминопропионовая кислота подходит, чтобы провести первую стадию реакции, но связь с субстратом получается намного более прочная, и получившиеся комплексы проще изучать. — Trapping biosynthetic acyl-enzyme intermediates with encoded 2,3-diaminopropionic acid.
• Молекулярка. Чтобы не посчитать белок-кодирующим регионом все подряд, обычно устанавливают минимальную длину потенциальной открытой рамки считывания (ORF), а также считают, что она должна начинаться со стартового кодона ATG. Возможно, из-за этих ограничений мы упускаем слишком много. Новое исследование показало, что значительные количества РНК, которые по старым канонам относятся к некодирующим, не только связываются с рибосомами, но и транслируются в стабильные белки. Трансляция одной из таких скрытых ORF оказалось важной для мукозного иммунитета при бактериальных инфекциях и колите. — The translation of non-canonical open reading frames controls mucosal immunity.
• Структурка. На поверхности вирусной частицы ВИЧ-1 есть гликопротеин Env, состоящий из тримера gp160. Gp160 расщепляется на две части — gp120 и gp41, которые взаимодействуют с рецептором CD4 и одним из корецепторов на поверхности клетки. В новой статье приведены структуры комплекса gp120 с CD4 и корецептором CCR5. — Structural basis of coreceptor recognition by HIV-1 envelope spike.
• Структурка. На одной из стадий своего жизненного цикла малярийный плазмодий Plasmodium falciparum должен слиться с эритроцитом. Для этого комплекс Rh5—CyRPA—Ripr на поверхности плазмодия взаимодействует с рецептором эритроцитов басигином. В новой статье ученые показали, что комплекс Rh5—CyRPA—Ripr связывается с эритроцитами лучше, чем один Rh5, а также представили структуры Rh5—CyRPA—Ripr в субнанометровом разрешении. — Structure of Plasmodium falciparum Rh5—CyRPA—Ripr invasion complex.
• Молекулярка, физиология растений. Пока не произошло оплодотворения, программа эмбрионального развития у цветковых растений не запускается. Но, как оказалось, запустить партеногенез можно, включив в яйцеклетке единственный ген, BBM1. А в природе этот ген экспрессируется изначально в мужских гаметах, и только спустя некоторое время после образования зиготы начинает экспрессироваться и женский аллель. — A male-expressed rice embryogenic trigger redirected for asexual propagation through seeds.

Science #362 (6420) + онлайны: генетическая история кукурузы, искусственная эволюция фермента из пептида и способ обмануть растения-паразиты

• Генетика, нейробиология. Консорциум PsychENCODE представил результаты нескольких исследований, нацеленных на поиск связей между генетическими вариантами и экспрессией генов в мозге. В спецвыпуск вошли не только статьи об исследованиях транскриптомов, характерных для определенных состояний мозга, но и исследование вариантов промоторов, а также трехмерной структуры хромосом. — Revealing the brain’s molecular architecture, Neuron-specific signatures in the chromosomal connectome associated with schizophrenia risk, Genome-wide de novo risk score implicates promoter variation in autism spectrum disorder, Transcriptome and epigenome landscape of human cortical development modeled in organoids, Integrative functional genomic analysis of human brain development and neuropsychiatric risks, Spatiotemporal transcriptomic divergence across human and macaque brain development, Transcriptome-wide isoform-level dysregulation in ASD, schizophrenia, and bipolar disorder, Comprehensive functional genomic resource and integrative model for the human brain.
• Генетика. Исследование древних и современных геномов кукурузы показало, как она приобретала свои черты, одновременно распространяясь по территории Южной Америки. Кукуруза возникла в результате одомашнивания травянистого растения теосинте. Процесс начался на территории современной Мексики около 9000 лет назад. После этого можно проследить путешествия древней полуодомашненной кукурузы по центральной, а затем и южной Америке, где она широко распространилась 6500 лет назад. Изоляция от генетического пула дикого теосинте произошла прежде, чем смогли закрепиться черты домашней кукурузы. — Did maize dispersal precede domestication?, Multiproxy evidence highlights a complex evolutionary legacy of maize in South America.
• Иммунология. Иммуноглобулины E (IgE) помимо полезных функций — таких, как ответ на гельминтовые инфекции — способны вызывать аллергию. Выделив РНК из единичных B-клеток, производящих IgE у людей с аллергией на арахис, ученые обнаружили удивительное сходство генетических перестроек, в результате которых образуются гены этих иммуноглобулинов. Испытуемые при этом не были родственниками. — Peanut allergen—specific antibodies go public, High-affinity allergen-specific human antibodies cloned from single IgE B cell transcriptomes.
• Молекулярка, физиология растений. Паразитические растения семейства заразиховые (Orobanchaceae) снижают урожай растений-хозяев, к которым относятся, к примеру, кукуруза, томаты и подсолнухи. В норме паразитическое растение этой группы начинает прорастать, только уловив выделяемые корнем растения-хозяина стриголактоны. Эти вещества в теории можно использовать, чтобы создать у паразита иллюзию близкого соседства хозяина и заставить его прорасти. Проросший в отсутствие хозяина паразит обречен на гибель. Но природные стриголактоны для таких целей использовать опасно, потому что они могут нарушить коммуникацию полезных растений. Ученым из Японии и Канады удалось решить эту проблему, создав синтетические молекулы, которые заставляют паразитов прорастать и погибать, и при этом не нарушают у растений-хозяев процессы, зависимые от стриголактонов. — Can witchweed be wiped out?, A femtomolar-range suicide germination stimulant for the parasitic plant Striga hermonthica.
• Молекулярка, биоинженерия. Все белки, скорее всего, произошли от небольших пептидов. Хотя небольшие пептиды редко принимают определенную конформацию, ионы металлов могут помочь им собраться в структуры более высокого порядка. Ученые из Швейцарии и США показали, что такие механизмы можно использовать и в биоинженерии. Исследователям с помощью постепенных улучшений удалось получить из связанного с цинком пептида глобулярный фермент, расщепляющий эфирные связи. — Evolution of a highly active and enantiospecific metalloenzyme from short peptides.
• Нейробиология, молекулярка. Забывать неважную информацию полезно, и существуют белки, чья работа заключается в ослаблении синаптических контактов и поддержке забывания. Например, белок синаптотагмин-3 (Syt3) находится у постсинаптических мембран и удаляет оттуда рецепторы AMPA. Активность передачи сигнала через синапс в экспериментах зависела от способности Syt3 реагировать на появление ионов кальция. Блокирование функции Syt3 мешало мышам забывать новую информацию. — Synaptotagmin-3 drives AMPA receptor endocytosis, depression of synapse strength, and forgetting.
• Структурка. Белки могут проходить в ЭР через канал Sec61 как в ходе трансляции, так и после нее. Но в последнем случае каналу требуется помощь со стороны белков Sec63 и Sec62. Структурки комплекса Sec61-Sec63-Sec71-Sec72 дрожжей показали, зачем каналу нужна такая поддержка. Оказалось, что Sec63 налипает на Sec61 таким образом, что просто заставляет канал открыться. Кроме того, Sec63 изменяет положение сайтов связывания шаперонов, которые помогают протаскивать белок через канал. — Structure of the posttranslational Sec protein-translocation channel complex from yeast.
• Молекулярка. Часто работы лишь одной копии гена не достаточно, чтобы поддерживать здоровье организма. К счастью, теперь у биоинженеров есть техники, которые позволяют усилить активность рабочей копии гена, чтобы она экспрессировалась за двоих. Этого эффекта можно достичь, редактируя промотор или энхансер гена с помощью CRISPR. Эффективность метода удалось проверить на мышах, у которых при гетерозиготности по генам Sim1 и Mc4r развивается ожирение. — CRISPR-mediated activation of a promoter or enhancer rescues obesity caused by haploinsufficiency.