Зоология

Все ради детей

Муравьиные сообщества давно вызывали у ученых интерес из-за сложности их устройства и слаженности работы. Исследователи выяснили, что социальное поведение этих насекомых зависит от секрета, выделяемого их куколками: жидкость содержит гормоны, нейроактивные и питательные вещества и быстро удаляется взрослыми насекомыми. Секрет влияет на муравьев, вызывая в них поведение родительской заботы. Более того, такое поведение имеет решающее значение для выживания куколки; если секрет не удалить, куколки заболевают грибковыми инфекциями и погибают. — The pupal moulting fluid has evolved social functions in ants, «Биомолекула»: «Трудится, как муравей? Ленится, как муравей!».

Нейробиология

Как информация переходит в долговременную память?

Исследователи, занимающиеся изучением памяти, давно пытаются ответить на вопрос: как происходит переход информации в долговременную память? Известно, что в этом процессе участвует как минимум два этапа, в одном из которых задействован гиппокамп, а в другом — нет. Исследование активности различных структур мозга во время сна, опубликованное на прошлой неделе в Nature, говорит о том, что в этом процессе участвует моторная и префронтальная кора, которые обеспечивают динамичный гиппокампально-кортикальный «диалог». — Cortical–hippocampal coupling during manifold exploration in motor cortex, «Биомолекула»: «Время помнить и время забывать».

Микроглия на страже миелина

Миелиновые оболочки необходимы для передачи импульса по нервному волокну в ЦНС. Дегенерация миелина связана со многими патологическими состояниями нервной системы, например, рассеянным склерозом. В исследовании, опубликованном в Nature, ученые показали, что поддерживать миелин в здоровом состоянии помогает микроглия: она незаменима для развития миелиновой оболочки и сохранения ее целостности. — Microglia regulate central nervous system myelin growth and integrity, «Биомолекула»: «Как толщина миелина и эпигенетика помогают устойчивости к стрессу».

Эмбриология

Гаструляция и органогенез, близкие к человеку

У людей периоды развития гаструляции и раннего органогенеза остаются «черным ящиком» из-за ограничений на исследование эмбрионов. Чтобы восполнить этот пробел, ученые выполнили транскриптомный анализ эмбрионов макак Macaca fascicularis, эволюционно тесно связанных с человеком. Анализ показал транскриптомные особенности основных типов перигаструляционных клеток, которые помогают пролить свет на морфогенетические события, а также сравнить эти процессы с гаструляцией у других млекопитающих (например, мышей) и выявить отличия. — Primate gastrulation and early organogenesis at single-cell resolution.

COVID-19

Влияет ли вирус на мозг?

Известно, что COVID-19 вызывает полиорганную дисфункцию, однако как себя ведет инфекция в головном мозге и насколько долго вирус там остается, остается актуальным вопросом. Исследователи, опубликовавшие недавно свою работу в Nature, изучили образцы материала ЦНС, взятые у пациентов, умерших от COVID-19. Исследование подтвердило, что репликация вируса происходит во многих тканях, в том числе в тканях головного мозга; кроме того, была распространена и РНК SARS-CoV-2, а инфекция у некоторых пациентов сохранялась в течение нескольких месяцев. — SARS-CoV-2 infection and persistence in the human body and brain at autopsy, «Биомолекула»: SARS-CoV-2.

Структурка

Как работает натрий-йодный симпортер?

Натрий-йодный симпортер (NIS) — важный белок плазматической мембраны, отвечающий за активный транспорт йодида в щитовидную железу и за первый этап биосинтеза тиреоидных гормонов — основных регуляторов промежуточного метаболизма. Помимо этого, транспортер является и переносчиком Na⁺. В новой статье в Nature опубликованы 3 структуры белка NIS, связанного с субстратом и без субстрата. Эти результаты дают ключ к пониманию функций NIS и связанных с ним заболеваний. — Structural insights into the mechanism of the sodium/iodide symporter.

Экология

Вырублены, но не сломлены

Тропическое леса имеют огромное значение из-за их биоразнообразия и огромной биомассы; их вырубка неизбежно сказывается на состоянии экосистемы. Значит ли это, что экосистема вырубленного тропического леса полностью разрушена? Как показало исследование, результаты которого можно прочесть в Nature, в вырубленных лесах возрастает потребление пищи животными (вероятно, из-за большей доступности ресурсов) и сохраняется видовое разнообразие. Даже будучи вырубленными, эти экосистемы далеки от деградации. — Logged tropical forests have amplified and diverse ecosystem energetics.

Микробиомика

Здоровая микробиота — залог успеха

Вы вините себя в прокрастинации? Ученые предлагают вместо этого в отсутствии мотивации обвинить микробиоту кишечника! В новой работе, опубликованной в Nature, сообщается о связи между кишечником и мозгом у мышей, которая повышает работоспособность за счет увеличения передачи сигналов дофамина во время физической активности. Оказывается, микробиом производит определенные метаболиты — эндоканнабиноиды — которые стимулируют активность сенсорных нейронов, экспрессирующих TRPV1, и тем самым повышают уровень дофамина во время упражнений. — A microbiome-dependent gut–brain pathway regulates motivation for exercise, «Биомолекула»: «Микробиом кишечника: мир внутри нас».

Онкология

Командная работа клеток глиобластомы

Диффузные глиомы и глиобластомы — неизлечимые опухоли головного мозга, состоящие из сети опухолевых клеток, взаимодействующих между собой через Ca²⁺ транзиенты. Исследователи, опубликовавшие свою работу в Nature, показали, что клеточные сети глиобластомы включают небольшую, связанную с другими клетками, популяцию высокоактивных клеток глиобластомы, которые демонстрируют ритмичные колебания Ca²⁺. Колебания Ca²⁺ в этих клетках активировали сигнальные пути MAPK и NF-κB в клетках, связанных с ними. А воздействие на колебание Ca²⁺ через, например, калиевые каналы, привело к заметному снижению жизнеспособности опухолевых клеток, уменьшению роста опухоли у мышей и увеличению выживаемости животных. — Autonomous rhythmic activity in glioma networks drives brain tumour growth.

Когда слишком много повторов опасны для здоровья?

Тандемные повторы — последовательности повторяющихся фрагментов ДНК. Известно, что увеличение числа тандемных повторов наблюдается при многих заболеваниях. Так, в новом исследовании ученые наблюдали экспансию тандемных повторов при 29 видах рака, а их неравномерное распределение в геноме может указывать на их потенциальную регуляторную роль. Экспансия тандемных повторов может быть важным источником генетической изменчивости при раке человека. — Recurrent repeat expansions in human cancer genomes, «Биомолекула»: «Повтор, еще повтор!».

Инженерная иммунотерапия

CAR-Т-клетки доказали свою эффективность в отношении В-клеточных злокачественных новообразований. Однако микросреда солидных опухолей ограничивает их функцию. Ученые, опубликовавшие свою работу в Science, сконструировали CAR-Т-клеткам второй рецептор, способный распознавать опухолевые антигены и заставлять Т-клетку секретировать интерлейкин-2. Таким образом, Т-клетки начинали пролиферировать, несмотря на иммуносупрессивное действие опухоли. — Synthetic cytokine circuits that drive T cells into immune-excluded tumors, «Биомолекула»: «Способны ли CAR-Т-клетки уничтожить опухоль?».

Машинное обучение в альянсе с CAR-Т-терапией

В следующем исследовании, посвященном CAR-Т-клеткам и опубликованном в Science на прошедшей неделе, исследователи создали библиотеку CAR, содержащую около 2300 синтетических костимулирующих доменов, построенных из комбинаций 13 сигнальных мотивов. Они также протестировали около 200 комбинаций, чтобы изучить диапазон клеточных ответов, и использовали алгоритмы искусственного интеллекта, чтобы предсказать другие эффективные комбинации. Так авторы исследования создали рецепторы с улучшенными сигнальными характеристиками. — Decoding CAR T cell phenotype using combinatorial signaling motif libraries and machine learning.

Контролируемая CAR-Т-терапия

Еще одно исследование в последнем выпуске Science посвящено изучению и расширению функций CAR-Т-терапии. Исследователи разработали синтетические регуляторы транскрипции, которые имеют компактную конструкцию на основе человеческого белка и позволяют регулировать транскрипцию малыми молекулами, одобренными FDA. При воздействии на них определенной молекулой клетки активируются и начинают атаковать опухоль. — Multidimensional control of therapeutic human cell function with synthetic gene circuits, «Биомолекула»: «От слов к делу: технологию CRISPR-Cas впервые применили для лечения онкозаболеваний».

Молекулярка

Кто быстрее эволюционирует: патоген или NLR?

Иммунитет растениям важен так же, как и животным. Патогены растений в ходе эволюции обрели ряд приспособлений, позволяющих обойти иммунные механизмы растений. В качестве ключевого защитного механизма растения используют рецепторы NLR. Новое исследование, опубликованное в Nature, показывает механизм, с помощью которого патоген влияет на рецептор фитогормона, способствуя вирулентности. При этом белок NLR эволюционировал, чтобы распознать это вмешательство и активировать иммунитет. — NLR surveillance of pathogen interference with hormone receptors induces immunity.

Особенные рибосомы для особенных функций

Рибосомы, отвечающие за биосинтез белка из РНК, обладают гетерогенностью, транслируя, например, разные пулы мРНК. В исследовании из последнего выпуска Nature исследователи сообщают о специфической рибосоме со специализированным выходным туннелем (ST), осуществляющей трансляцию при образовании сперматозоидов. Делеция такой рибосомы у мышей вызывала образование дефектных сперматозоидов, что приводило к существенному снижению фертильности. Кроме этого, было показано, что рибосому ST нельзя заменить другой рибосомой с сохранением функций. — A male germ-cell-specific ribosome controls male fertility, «Биомолекула»: «Чего вы не знаете о рибосоме...», «Рибосома за работой».

Транспортные помощники пероксисом

Пероксисомы — мембранные клеточные органеллы, участвующие в метаболизме и содержащие метаболические ферменты. Однако вызывает удивление то, как именно ферменты импортируются в эти органеллы, так как даже белковые олигомеры могут пересекать мембрану пероксисомы. Исследователи обнаружили, что пероксисомальный белок PEX13 образует сеть внутри мембраны, создавая барьер, через который могут диффундировать рецепторы, перенося с собой нужные соединения. Этот механизм напоминает транспорт через ядерную пору. — Protein import into peroxisomes occurs through a nuclear pore–like phase.

Избежать клеточной смерти

TNF — центральный цитокин воспалительных реакций, вызывающий апоптоз путем активации каспазы-8. TNF также является фармакологической мишенью при некоторых воспалительных реакциях. Группа исследователей, опубликовавших свою работу в Science, нашла новый способ предотвращения цитотоксичности TNF путем деградации комплекса, активирующего каспазу-8. «Выключение» этого механизма вызывало воспалительные заболевания у мышей. — ATG9A prevents TNF cytotoxicity by an unconventional lysosomal targeting pathway.

Физиология

Эндосома — инженер эндоплазматического ретикулума

Известно, что голодание вызывает изменения в метаболизме, которые отражаются на физиологии клетки и ее органелл. Не секрет, что органеллы также могут влиять на численность и морфологию друг друга. В исследовании, опубликованном в Science, ученые показали, что эндосомы могут реконструировать форму эндоплазматического ретикулума в ответ на изменение уровня питательных веществ, чтобы контролировать митохондриальную морфологию и окислительный метаболизм и обеспечивать таким образом метаболическую перестройку. — Endosomal lipid signaling reshapes the endoplasmic reticulum to control mitochondrial function.