Этот выпуск Nature особенный. Он рассказывает о будущем. Только с фантазий о необычных машинах и технологиях акцент смещён на рассуждения, как нынешние решения учёных повлияют на новые поколения людей (и повлияют ли вообще).

Nature #530 (7591) + онлайны: «зубная формула» для всего человечества, польза полового размножения и размышления о будущем

• Структурка, молекулярка. Когда условия для жизни так себе, синтезировать белок не с руки. В таких случаях клетки эукариот подавляют работу фактора инициации трансляции eIF2B. Этот белок состоит из нескольких субъединиц, и чтобы его ингибировать, нужно присоединить фосфорные группы к некоторым из них. Оказалось, что у дрожжей Schizosaccharomyces pombe структура eIF2B в различных состояниях весьма необычная для G-белка. — Crystal structure of eukaryotic translation initiation factor 2B.
• Структурка. Когда-то давно бактерий решили делить на грамположительные и грамотрицательные. Первых можно покрасить анилиновыми красителями в синий, вторых — нет. У грамотрицательных бактерий поверх клеточной стенки расположена ещё одна липидная мембрана, её называют внешней. На внешней мембране есть белки. Известно, что они попадают туда благодаря комплексу белков под названием β-barrel assembly machinery (BAM, можно перевести как «аппарат для сборки бета-складчатых листов»). Теперь известно, как выглядит его структура у E. coli, притом аж в двух конформациях. — Structural basis of outer membrane protein insertion by the BAM complex.
• Структурка. Производные печально известного талидомида — леналидомид и помалидомид — используют как иммуномодуляторы при злокачественных новообразованиях, связанных с клетками крови. Было известно, что эти лекарства подавляют убиквитинирование некоторых белков, каким-то образом изменяя специфичность фермента убиквитинлигазы CRL4^CRBN. Теперь, благодаря достижениям структурной биологии, понятно, как это происходит. — Structural basis of lenalidomide-induced CK1α degradation by the CRL4^CRBN ubiquitin ligase.
• Клеточная биология, рак. Статьи про ген KRAS уже встречались в дайджестах в этом году, но всё-таки стоит напомнить, что этот онкоген часто мутирует у людей с неизлечимыми формами раков. Чем больше развита опухоль, тем больше в ней клеток с мутантными копиями KRAS. Но решает не простое наличие/отсутствие мутации, а число мутантных копий KRAS в отдельно взятой клетке. Оно определяет, каким образом эта клетка получает и расходует энергию. А это обстоятельство открывает простор для прицельного уничтожения биоматериала опухолей. — Mutant Kras copy number defines metabolic reprogramming and therapeutic susceptibilities.
• Экология. Чем больше углекислого газа образуется от деятельности человека, тем больше его оказывается в океане и тем сложнее организмам с твёрдыми покровами вроде устриц, раков и кораллов поддерживать необходимое содержание карбонатов в своём скелете. Температура воды и прочие факторы играют гораздо меньшее значение. Если сделать кислотность воды как в доиндустриальные времена, кораллы станут снова наращивать скелет, а не «тратить» его. — Reversal of ocean acidification enhances net coral reef calcification, Coral reefs: Turning back time. биомолекула: «Кто на самом деле крутит углеродное колесо».
• Микробиология. У бактерий есть свои способы выбрасывать ядовитые и/или отпугивающие вещества на нужные клетки. Существуют специальные системы секреции, их несколько, и у каждой есть номер. Системы секреции — это комплексы из нескольких белков, и они собираются в той части поверхности клетки, где это необходимо. Как именно происходит сборка в случае шестой системы, рассказывается в новой статье. — Priming and polymerization of a bacterial contractile tail structure.
• Молекулярка, рак. Анализ генома 456 протоковых аденокарцином (злокачественных опухолей в поджелудочной) позволил выявить 32 гена, мутации в которых меняют ход десятка метаболических путей и существенно повышают вероятность рака. О генной терапии говорить рано, но много новых данных явно лучше, чем ничего. — Genomic analyses identify molecular subtypes of pancreatic cancer.
• Эволюция. Так ли нужно половое размножение? Говорят, оно ускоряет эволюцию благодаря рекомбинации генов во время кроссинговера, а кроме того, позволяет сохранить полезные мутации и параллельно избавиться от вредных. Правда, доказательств этого тезиса на геномном уровне до недавних пор никто не выдвигал. Что ж, теперь пробел заполнен благодаря двум популяциям дрожжей, в одной из которых организмы размножались только половым путём, а в другой — только бесполым. — Sex speeds adaptation by altering the dynamics of molecular evolution, Molecular evolution: Sex accelerates adaptation.
• Эволюция, социология. В отличие от многих других животных, люди пользуются пенитенциарными учреждениями. Только представители нашего вида могут схлопотать наказание за то, что вели себя неправильно, от тех, кого это якобы возмутительное поведение никак не коснулось. «Палачей» мало кто любит, но, как показывают исследования, их считают справедливыми. И они действительно чаще поступают справедливо! Правда, только до тех пор, пока не появляется что-то более социально привлекательное, чем наказание преступников — например, возможность самим быть полезными обществу. — Third-party punishment as a costly signal of trustworthiness.
• Антропология, эволюция. По ходу эволюции тело предков человека росло, а вот зубы уменьшались. Как оказалось, у гоминин размеры больших и малых коренных зубов напрямую связаны с размером тела и друг с другом (например, по первому нижнему премоляру можно понять, какого размера у индивида второй нижний премоляр). Математически эту связь легко определить. — A simple rule governs the evolution and development of hominin tooth size, Palaeoanthropology: What teeth tell us.
• Политика науки. «После нас — хоть потоп». Почему воззвания к судьбе следующих поколений ни к чему не приводят, и ныне живущие продолжают думать только о себе? Честно говоря, особо не понятно. Впрочем, у современников есть оправдание: скорее всего, предугадать будущее сейчас ни у кого не получится, так что на жизнь правнуков мы почти не в состоянии повлиять ни в хорошую, ни в плохую сторону. — Can today’s decisions really be future-proofed?

Science #351 (6276) + онлайны: гипоксия для здоровья, связь аутизма с иммунитетом и новое применение CRISPR-Cas

• Эмбриология. Ооцит получается таким большим, потому что соседние клетки яичника отдают ему свои органеллы. Удивительно, но процесс передачи устроен очень похожим образом у животных с совершенно различными типами яйцеклеток — у мыши и дрозофилы. — Mouse oocytes differentiate through organelle enrichment from sister cyst germ cells.
• Вирусология, иммунология. Вспышка лихорадки Эбола закончилась, а надобность в вакцине сохранилась. Есть надежда, что людям помогут антитела против вируса, которые недавно выделили от выжившего в эпидемии Эболы 11 лет назад. Эти антитела уже опробовали на макаках, и выяснили, что они защищают обезьян даже будучи введёнными через 5 дней после заражения. — Protective monotherapy against lethal Ebola virus infection by a potently neutralizing antibody, Structural and molecular basis for Ebola virus neutralization by protective human antibodies.
• Клеточная биология. Возможно, секрет долгожительства горцев не в чистом воздухе, а в постоянной нехватке кислорода. По крайней мере, постоянная активация веществ, обеспечивающих ответ на гипоксию, делает мышей с митохондриальными нарушениями тоньше и здоровее, а также позволяет им дольше жить. Вероятно, это можно как-то применить и на человеке... — Hypoxia as a therapy for mitochondrial disease.
• Клеточная биология. Кислород вообще великая сила. Чего стоит лишь то, что циркадные ритмы появились как защита от этого ядовитого газа! И тем не менее, некоторые действия лучше совершать, ориентируясь не на внутренние часы, а на внешние факторы. Поэтому у клеток циркадного ритмоводителя есть немножко свободы действий, и эта свобода обеспечивается кальцием и нейропептидом PDF. — Synchronous Drosophila circadian pacemakers display nonsynchronous Ca²⁺ rhythms in vivo.
• Клеточная биология, биохимия. Было бы здорово разглядывать биохимические процессы в клетке на молекулярном уровне, но толщина некоторых оболочек и несовершенство методов визуализации пока не очень-то дают разгуляться. Впрочем, если использовать новейшие достижения сразу в нескольких методиках, можно достаточно чётко увидеть, что происходит на периферии клеточного ядра. — Visualizing the molecular sociology at the HeLa cell nuclear periphery.
• Физиология растений, экология. Хотя в лесах Амазонии всегда тепло, фотосинтез у тамошних деревьев идёт с неодинаковой интенсивностью. Логично было предположить, что всё дело в разнице во влажности зимой и летом, но полевые наблюдения показали, что это не так. Интенсивность фотосинтеза определяется интенсивностью поглощения углекислого газа, а она зависит от возраста листьев. — Leaf development and demography explain photosynthetic seasonality in Amazon evergreen forests.
• Молекулярка. У всех эукариот мейоз и рекомбинация генов во время него требует двуцепочечных разрывов ДНК обеспечивается взаимодействием одной и той же пары белков — SPO11 и топоизомеразы, подобной топоизомеразе VI. — A DNA topoisomerase VI—like complex initiates meiotic recombination, The TopoVIB-Like protein family is required for meiotic DNA double-strand break formation, Breaking DNA.
• Молекулярка. Новое потенциальное применение любимого метода CRISPR-Cas: Cas1 можно встраивать в ген обратной транскриптазы и с его помощью избавляться от нежелательных РНК (а не только ДНК). — Direct CRISPR spacer acquisition from RNA by a natural reverse transcriptase—Cas1 fusion protein, CRISPR goes retro.
• Нейробиология, иммунология. Есть вероятность, что аутизм всё-таки связан с иммунитетом, только не через пресловутые прививки, а через сигнальный путь интерлейкина-17а. А ещё это объясняет, почему женщинам с вирусом Зика лучше бы воздержаться от беременности и родов. — The maternal interleukin-17a pathway in mice promotes autism-like phenotypes in offspring, Maternal TH17 cells take a toll on baby’s brain.