Партнер публикации дайджеста — компания QIAGEN (Германия), мировой лидер по разработке реагентов и оборудования для проведения фундаментальных и прикладных исследований в области молекулярной биологии.

Nature #588 (7838) + онлайны: родственники птерозавров, механические свойства ДНК и избирательность кортикальных реакций

• Палеонтология. Птерозавры — самые ранние позвоночные, которые умели летать. Известно, что они появились в мезозойскую эру, но их происхождение до сих пор остается загадкой. Новое исследование показало, что лагерпетиды (семейство предшественников динозавров) находятся в сестринском родстве с птерозаврами. Это открытие помогает лучше понять происхождение птерозавров и является еще одним свидетельством того, что птерозавры принадлежат к группе архозавров. — Enigmatic dinosaur precursors bridge the gap to the origin of Pterosauria.
• Эпидемиология. Высокоэффективная вакцина против кори доступна с 1974 года, но миллионы людей по всему миру, тем не менее, заболевают корью каждый год. 99% смертей от этой болезни происходит в странах с низким и средним уровнем дохода. Исследователи изучили, как распространение вакцинации в этих странах зависит от географического положения, а также проанализировали, как уровни распространения вакцинации различаются в городской среде и сельской местности. Они обнаружили, что во многих районах уровень вакцинации ниже целевого, а также продемонстрировали, что отставание значительно выше в сельской местности. Эти результаты могут помочь разработать более эффективные программы иммунизации. — Mapping routine measles vaccination in low-and middle-income countries. «Биомолекула»: «Корь: война с детской чумой продолжается».
• Молекулярка. Изменения в экспрессии митохондриальной ДНК возникают при старении и при ряде патологий (таких, например, как рак и нейродегенерация). Исследователи из Германии описали новую группу ингибиторов, направленных на митохондриальную РНК-полимеразу человека. Эта РНК-полимераза необходима для биогенеза системы окислительного фосфорилирования. Ранее было обнаружено, что эта система необходима раковым клеткам, устойчивым к разным видам лечения. Результаты нового исследования показали, что изучаемые ингибиторы имеют противоопухолевую активность. Эту информацию в дальнейшем можно применить для разработки новых методов лечения рака. — Small-molecule inhibitors of human mitochondrial DNA transcription. «Биомолекула»: «Исследован переключатель процессов транскрипции и репликации в митохондриях».
• Молекулярка. Аутофагия — процесс деградации, происходящий в лизосомах. Он играет важную роль в различных аспектах иммунитета, таких как развитие иммунной системы, регуляция иммунных реакций и защита от инфекционных заболеваний. Новое исследование обнаружило, что сортировочный нексин 5 необходим для аутофагии, спровоцированной вирусами. Удаление гена SNX5, кодирующего нексин 5, сделало клетки более уязвимыми для вирусной инфекции. В статье также описан подробный механизм действия нексина 5. — Sorting nexin 5 mediates virus-induced autophagy and immunity. «Биомолекула»: «Аутофагия, протофагия и остальные».
• Молекулярка, генетика. Механические деформации ДНК, такие как сгибание, широко распространены и играют роль в различных процессах в клетке. Отсутствие эффективных методов для измерения механических свойств ДНК ограничивает наше понимание этих процессов. В статье представлен новый метод, который авторы назвали loop-seq. Он позволяет оценить склонность ДНК к образованию петель. С помощью этого метода авторы исследовали фрагмент генома Saccharomyces cerevisiae. Они обнаружили, что участки ДНК, которые хуже сгибаются, соответствуют участкам с низким числом нуклеосом. Исследование также показало, что локальные механические свойства ДНК оказывают влияние на транскрипцию посредством нуклеосом, находящихся вблизи сайта начала транскрипции. — Measuring DNA mechanics on the genome scale.
• Нейробиология. Активность неокортикальных нейронов определяется группами возбуждающих сигналов. Этот процесс обусловливает выборочность реакций на различные внешние стимулы. Исследователи изучили избирательность кортикальных реакций в пирамидальных нейронах, расположенных в зрительной коре хорьков. Они обнаружили, что избирательность зависит от общего числа сигналов, которые активируются в результате различных стимулов, а не от силы отдельных синапсов. — Cortical response selectivity derives from strength in numbers of synapses.

Science #370 (6523) + онлайны: изучение нейробиологии познания, увеличение каталитической активности белков и нанотела против SARS-CoV-2

• Нейробиология. Понимание механизмов когнитивных функций — одна из самых сложных задач нейронауки. Один из необходимых шагов заключается в определении участков мозга, отвечающих за познание. Ранее было доказано, что обмен информацией между структурами мозга, расположенными в медиальной височной доле и в неокортексе, необходим для обучения, но точные механизмы этого процесса не были исследованы. Ученые из Германии продемонстрировали, что процесс обучения контролируется сигналами, исходящими из периренальной коры, которые модулируют активность пирамидальных нейронов, расположенных в глубинных слоях первичной соматосенсорной коры. — Perirhinal input to neocortical layer 1 controls learning. «Биомолекула»: «Время помнить и время забывать».
• Нейробиология. Первые исследования мозжечка были проведены еще в XVII веке, и ученые до сих пор продолжают узнавать новые детали о механизмах его работы. Свежее исследование рассматривает эволюцию ядер мозжечка с помощью транскриптомики одиночных клеток. Результаты показали, что эволюция ядер от амниотов к человеку проходила путем дублирования субъядер, состоящих из двух типов возбуждающих нейронов и трех типов тормозных нейронов. Было обнаружено, что латеральное ядро между мозжечком и лобной корой значительно расширено у человека по сравнению с другими животными. — Cerebellar nuclei evolved by repeatedly duplicating a conserved cell-type set.
• Структурка, молекулярка. Сплайсосома — комплекс, вырезающий интроны из РНК. Эти комплексы заново формируются на каждом интроне через ряд преобразований промежуточных продуктов. Активация сплайсосомы — сложный процесс, при котором происходит перестановка ряда белков и молекул РНК. С помощью криоэлектронной микроскопии новая работа исследовала механизм формирования сплайсосом. Результаты показали, как скоординированные структурные изменения направляют процесс сборки и активации сплайсосом. В работе объяснен механизм этого процесса и детали участия в нем различных белков. — Mechanism of protein-guided folding of the active site U2/U6 RNA during spliceosome activation.
• Молекулярка. Одна из проблем, связанных с белками, которые приспосабливают для биокатализа, — низкая эффективность. Ее можно улучшить с помощью направленной эволюции. Исследователи из США использовали кристаллографию, спектроскопию ядерного магнитного резонанса и методы остановленной струи, чтобы исследовать возможности улучшения каталитической активности белка. Они продемонстрировали, как направленная эволюция постепенно изменила конформацию белка, сдвинув энергетический ландшафт в сторону высокоактивной формы. Это увеличило каталитическую активность почти на десять порядков. Мутации, приобретенные в процессе оптимизации, привели к значительным изменениям в конформации белка, которые стабилизировали его переходное состояние. Исследование показывает, как изменение энергетического ландшафта белка с помощью направленной эволюции помогает увеличить его эффективность. — How directed evolution reshapes the energy landscape in an enzyme to boost catalysis. «Биомолекула»: «Лаборатория биокатализа ИБХ: дизайнерские ферменты и клоны-мятежники».
• COVID-19. Новый вариант SARS-CoV-2, имеющий мутацию D614G в шипике вируса, сейчас в основном заменил изначальный вариант вируса. Новый вариант более успешно инфицирует клетки верхних дыхательных путей и имеет более высокую скорость репликации. Значительных отличий в вирулентности (способности вируса наносить вред организму) нового варианта по сравнению с изначальным обнаружено не было. На основе этого исследователи сделали вывод, что вирус эволюционировал в сторону улучшения скорости распространения и способности к инфицированию, но не стал более опасным для отдельных организмов. Исследователи предполагают, что мутация не должна повлиять на эффективность вакцин против SARS-CoV-2. — SARS-CoV-2 D614G variant exhibits efficient replication ex vivo and transmission in vivo. «Биомолекула»: «2019-nCoV: очередной коронованный убийца?».
• COVID-19. Моноклональные антитела, которые связываются с шипиком SARS-CoV-2, могут быть использованы для борьбы с вирусом. Но их недостаток в том, что они должны производиться в клетках млекопитающих и доставляются внутривенно. Одна из возможных альтернатив — использование нанотел (антител, состоящих из одного домена). Нанотела можно производить в бактериях или дрожжах. Их высокая стабильность может позволить доставлять их аэрозольным способом. В новой работе исследовались свойства синтетических нанотел, внедренных в клеточную стенку дрожжей. Результаты показали, что нанотела имеют высокую эффективность против SARS-CoV-2 и не дают шипику вируса перейти в активную конформацию. — An ultrapotent synthetic nanobody neutralizes SARS-CoV-2 by stabilizing inactive Spike. «Биомолекула»: «Гонка во спасение: безопасны ли вакцины против коронавируса?».