Nature #578 (7794) + онлайны: загибы в бляшках, сложности пищеварительной несовместимости и запертые бактерии

• Рассеянный склероз. Одно из аутоиммунных заболеваний — рассеянный склероз, при котором иммунная система по ошибке разрушает миелиновые оболочки нервных клеток. В этом воспалительном процессе участвуют астроциты, но как именно — неизвестно. Чтобы разобраться с механизмом действия астроцитов, ученые из Гарварда сравнивали клинические проявления рассеянного склероза с доклинической моделью — экспериментальным аутоиммунным энцефаломиелитом у мышей. При обоих заболеваниях в крови повышается уровень астроцитов. Этот процесс управляется изменением в уровне экспрессии двух генов и приводит к метилированию ДНК и противовоспалительных реакций, вызывая болезнь. — MAFG-driven astrocytes promote CNS inflammation, биомолекула: Рассеянный склероз: иммунная система против мозга.
• Нейробиология. Кортикобазальная дегенерация — одна из форм атрофии лобно-теменной коры мозга. Это нейродегенеративное расстройство сопровождается двигательными и когнитивными нарушениями. При кортикобазальной дегенерации в мозге накапливаются астроцитальные бляшки, которые используют в диагностике болезни. Гистологический анализ этих бляшек показал, что при их формировании участвуют тау-филаменты, которые особым образом загибаются в четырехслойную складку. Такая структура бляшек отличается от аналогичных нейронных скоплений при болезни Альцгеймера и синдроме Пика. — Novel tau filament fold in corticobasal degeneration, биомолекула: Смерть после жизни, болезнь Альцгеймера и почему мы хотим перемен, Следующая после болезни Альцгеймера: описана новая форма деменции, Альцгеймеровский нейротоксин: ядовиты не только фибриллы.
• Генетика растений. Американские ученые проанализировали экспрессию генов риса, чтобы оценить закономерность отбора признаков. В процессе исследования отбирали транскрипты и распределяли их по степени выраженности. Выяснилось, что транскрипты с низким уровнем экспрессии подвержены более строгому отбору. При этом естественный отбор зависит от условий, в которых находится растение: при засухе эффективность отбора сильно снижается. — The strength and pattern of natural selection on gene expression in rice, биомолекула: Готовим ГМ-рис вместе.
• Молекулярка, ЖКТ. Целиакия — пищеварительная болезнь, при которой повреждаются ворсинки кишечника. Атрофию ворсинок вызывают глютен и похожие на него злаковые белки. Непереносимость глютена — наследственное заболевание, которое связывают с экспрессией белка HLA-DQ. Однако работа гена HLA-DQ — не единственная причина пищеварительного расстройства. Канадские и американские исследователи нашли еще одного виновника болезни. Эксперимент на мышиной модели со сверхэкспрессией интерлейкина-15 показал, что IL-15 запускает процессы атрофии ворсинок кишечника после употребления глютеновой пищи. Также в патогенезе участвовали CD4⁺ Т-клетки и γ-интерферон, которые были посредниками в лизисе кишечных клеток и обусловливали разрушение тканей. Взаимодействие между IL-15, HLA-DQ и CD4⁺ Т-клетками пока что представляет из себя очень сложный и непонятный процесс. Но не исключено, что IL-15 может стать новой мишенью для лечения целиакии. — IL-15, gluten and HLA-DQ8 drive tissue destruction in coeliac disease.
• Бактерии, новые лекарства. Большинство антибиотиков, включая классический пенициллин, уничтожают бактерии за счет того, что разрушают их клеточную стенку. Бактерии, лишенные прочной оболочки, погибают в жестких условиях окружающей среды. Только вот бактерии уже через несколько лет использования антибиотиков успели приспособиться к ним и выработали собственные механизмы устойчивости к пенициллину и подобным ему по механизму действия веществам. Исследовательская группа из Канады заявляет о новой группе антибиотиков — гликопептидах комплесатине и корбомицине. Принцип действия этих веществ противоположен механизму работы классических антибиотиков: комплесатин и корбомицин подавляют разрушение бактериальных стенок. Бактерия оказывается запертой внутри собственной оболочки, теряет способность к росту и в итоге погибает. Этот любопытный подход к проблеме антибиотикорезистентности обещает новые перспективы в лечении кожных инфекций, включая МРЗС. — Evolution-guided discovery of antibiotics that inhibit peptidoglycan remodelling, биомолекула: Спецпроект: Антибиотики и ан­ти­био­ти­ко­ре­зи­стент­ность.
• Фаги, геном. Изучать наследственный набор бактериофагов сложно, потому что их геномы зависят от хозяев и условий обитания. Американские ученые проанализировали сотни ДНК фагов из различных экосистем, включая самый большой по объему геном длиной 735 килобаз (1 килобаза = 1000 пар оснований). Клады изученных бактериофагов включают неописанные ранее системы CRISPR/Cas, тРНК, ферменты, факторы транскрипции и рибосомные белки. Пока что этот геномный проект стал самой масштабной базой генов бактериофагов, взятых из микробиомов человека и животных, из океанов, почв, озер и горных отложений. — Clades of huge phages from across Earth’s ecosystems, биомолекула: «Бактериофаг-1 Бактериофагу-2, приём!».
• Молекулярка, энергетика клетки. АМФ-активируемая протеинкиназа (АMPK, adenosine monophosphate-activated protein kinase) — фермент, который начинает работать при физических нагрузках и значительных энергетических затратах. Для активации синтеза АМРК в скелетных мышцах нужен белок беклин-1. Включение АМРК при посредничестве беклина-1 запускает процессы аутофагии и поддерживает гомеостаз клетки. Недавно обнаружили еще одного участника процесса аутофагии, активируемой физическими нагрузками. Этим участником стал толл-подобный рецептор 9 (TLR9). Мыши, у которых отсутствует TLR9, при физических нагрузках не вырабатывают достаточное количество фермента АМРК. Это связано с тем, что TLR9 связывает беклин-1, без которого АМРК не синтезируется. — TLR9 and beclin 1 crosstalk regulates muscle AMPK activation in exercise.
• CRISPR, обзор. Тема CRISPR-редактирования генома, которая выстрелила в конце 2018 и в июле 2019, переходит в более плавное русло. Молекулярный биолог из Калифорнийского университета в Беркли в своем обзоре рассуждает о научных перспективах и этических аспектах применения технологии CRISPR для лечения людей. — The promise and challenge of therapeutic genome editing.

Science #367 (6479) + онлайны: карта иммунной памяти, перепрограммированные клетки и посттравматический симптом

• Молекулярка, циркадные ритмы. Ученые нашли новые биологические часы, которые контролируют циркадные ритмы в организме. Чередование биоритмов и их молекулярный контроль изучают уже несколько десятков лет. До недавнего времени главным «контролером» считался транскрипционный фактор BMAL1. Но эксперимент на мышах показал, что гены циркадной регуляции экспрессируются в некоторых клетках даже в отсутствие BMAL1. Как именно это происходит, еще предстоит выяснить. — Circadian rhythms in the absence of the clock gene Bmal1, Marching to another clock, биомолекула: Найдена связь между обменом веществ и циркадным ритмом, Тик-так по-шведски. Нобелевская премия за циркадные ритмы.
• Генетика растений. Бактерии псевдомонас (Pseudomonas syringae) вызывают повреждения у большинства растений. В организме растений в ответ на действие патогена развивается иммунная реакция, которую контролируют эффекторные гены. Канадские ученые проанализировали несколько штаммов бактерий псевдомонас, паразитирующих на арабидопсисе, чтобы идентифицировать классы эффекторных генов. В результате удалось составить сборник растительных генов из 19 семейств, которые участвуют в иммунной реакции растений. — The pan-genome effector-triggered immunity landscape of a host-pathogen interaction.
• Эмбриология. Ученые из Ирландии и США обнаружили регулятор развития половых клеток у книдарий. Им оказался транскрипционный фактор AP2 (Tfap2), благодаря которому стволовые клетки взрослых книдарий перепрофилируются в половые клетки. Ген, который кодирует АР2, присутствует и у млекопитающих — но, в отличие от кишечнополостных, его действие ограничено событиями в раннем эмбриогенезе. — Transcription factor AP2 controls cnidarian germ cell induction.
• Генетика развития. Одна из задач молекулярных биологов — найти связь между различиями клеток-предшественников и их способностью генерировать определенные типы зрелых клеток. Для этого используют баркодирование ДНК — метод идентификации клеток по коротким маркерам в молекуле ДНК. Благодаря баркодированию удалось отследить судьбу клеток крови в процессе гемопоэза. Выяснилось, что существуют два пути дифференцировки зрелых моноцитов, которые нельзя обнаружить в результате секвенирования. — Lineage tracing on transcriptional landscapes links state to fate during differentiation, биомолекула: Ствол и ветки: стволовые клетки.
• Структурка, ВИЧ. Один из этапов ВИЧ-инфицирования — синтез ДНК-транскрипта вируса иммунодефицита на основе РНК. В этом процессе участвует интасома — белковая структура, образованная ферментом интегразой и нуклеотидными последовательностями вируса. В антиретровирусной терапии используют ингибиторы интегразы, которые мешают сборке интасомы и дальнейшему синтезу ДНК вируса. Для того, чтобы улучшить существующие лекарства на основе ингибиторов интасомы, ученые визуализировали структуру ВИЧ-интасомы. В результате удалось найти несколько мутаций в активном сайте интасомы, благодаря которым вирус иммунодефицита приобретает устойчивость к антиретровирусной терапии. — Structural basis of second-generation HIV integrase inhibitor action and viral resistance, биомолекула: Своими руками: человек против ВИЧ.
• Психиатрические расстройства. Психотерапевты подводят результаты эксперимента, посвященного исследованию посттравматических расстройств. В исследовании участвовали две группы людей: первая — пострадавшие от парижских терактов в 2015 году, вторая — контрольная группа с нейтральными навязчивыми воспоминаниями. С помощью функциональной МРТ ученые наблюдали за нейронными сетями, которые отвечают за контроль и подавление воспоминаний. Выяснилось, что позитивная посттравматическая адаптация связана со способностью подавлять память о негативных моментах из прошлого. — Resilience after trauma: The role of memory suppression.
• Клинические исследования, обзор. Один из самых сложных этапов в разработке новых лекарств — клинические исследования на пациентах. Главная сложность — непредсказуемые результаты испытания, из-за чего переход от животных моделей к людям сопровождается большим количеством неудач. Лекарства, которые давали хороший эффект на грызунах и приматах, могут приводить к побочным эффектам или просто не работать в организме человека. В обзоре Science авторы рассуждают об улучшении клинических испытаний и о перспективах перехода на гуманизированные компьютерные модели. — Translating preclinical models to humans, биомолекула: Спецпроект: Клинические исследования.