Экология

Долгосрочный прогноз осадков

Прогнозирование климатической ситуации является важным аспектом экологического мониторинга. Понимание грядущих изменений необходимо для формирования экологической политики повсеместно на нашей планете. При этом учеными широко используется моделирование климата Земли и анализ его взаимосвязи с будущими изменениями с использованием статистики. Такой подход позволяет исследователям снизить градус неопределенности. На страницах нового выпуска Nature ученые представили исследование другого важного фактора — среднего количества осадков. Это необходимо для оценки его воздействия на окружающую среду. — Emergent constraints on future precipitation changes.

Изменения глобального гидрологического цикла

Следующее экологическое исследование, опубликованное в новом выпуске Nature, посвящено глобальному гидрологическому циклу. Глобальное потепление вызвало изменения в цикле пресной воды, что представляет серьезную проблему для глобальных экосистем и человеческого общества. На страницах журнала исследователи дают количественную оценку произошедшим изменениям и перемещению пресной воды к полюсу, что необходимо для построения корректных климатических моделей. — Observed poleward freshwater transport since 1970.

Нейрофизиология

Как насекомые видят движение?

Нелинейные операции, выполняемые отдельными нервными клетками, значительно увеличивают вычислительную мощность нервной системы. Одним из классических примеров нелинейной обработки сигналов одним нейроном является зрение насекомых и механизм фиксирования движения. В новом выпуске Nature исследователи углубляются в происходящие при этом биофизические процессы, позволяющие детектировать движение и осуществлять сенсомоторную координацию. — A biophysical account of multiplication by a single neuron, «Биомолекула»: «Откуда пошло зрение».

Механизмы нейродегенеративных заболеваний

Боковой амиотрофический склероз и лобно-височная деменция являются родственными нейродегенеративными заболеваниями. Исследования выявили общий для этих заболеваний локус риска, находящийся в гене UNC13A. В новом исследовании ученые изучили механизм этой взаимосвязи, включающий в себя снижение функции РНК-связывающего белка TDP-43. Более того, эти результаты представляют многообещающую терапевтическую стратегию. — TDP-43 loss and ALS-risk SNPs drive mis-splicing and depletion of UNC13A, «Биомолекула»: «Рассеянный склероз: иммунная система против мозга».

Микробиом легких регулирует иммунитет мозга

Инфекции легких и курение являются факторами риска аутоиммунных заболеваний центральной нервной системы, в том числе рассеянного склероза. В новом исследовании ученые обнаружили одну из причин тесной связи между легочной тканью и аутоиммунными заболеваниями головного мозга. Оказывается, нарушение регуляции микробиома легких существенно влияет на предрасположенность к аутоиммунным заболеваниям ЦНС, регулируя иммунную активность нервных тканей. — The lung microbiome regulates brain autoimmunity, «Биомолекула»: «Болезнь Паркинсона и астроциты: новый взгляд на лечение нейродегенеративных заболеваний», «Микроглия: роль „иммунных“ клеток центральной нервной системы в здоровом мозге и при нейродегенеративных заболеваниях».

Эволюция

Расследование по древней ДНК

Появление в биологии новых методов, позволяющих расшифровать нуклеотидную последовательность ДНК, проливает свет на многие демографические и эволюционные события, произошедшие несколько тысяч лет назад. В своем новом исследовании ученые смоделировали родословную древних людей, проанализировав ДНК-последовательности шести человек из восточной и южной Африки, повысив качество ранее опубликованных данных и сопоставив их с уже имеющимися сведениями. Эти результаты предоставляют новые генетические доказательства гипотез, основанных на археологических данных. — Ancient DNA and deep population structure in sub-Saharan African foragers.

История эволюции, скрытая в геноме

Группа ученых, опубликовавших свое исследование в последнем выпуске Science, также использовала данные о современных и древних геномах для определения демографической истории человека. Интегрировав эти данные и определив, как наши геномы изменились с течением времени, исследователи построили крупнейшую на сегодняшний день схему генеалогии человека и сделали вывод о ключевых событиях в истории человечества. — A unified genealogy of modern and ancient genomes.

Молекулярная биология

Терапия без побочных эффектов

Метформин — широко используемый препарат для снижения уровня глюкозы в крови у пациентов с диабетом 2 типа. Этот препарат демонстрирует также противоопухолевый и омолаживающий эффекты, однако механизмы его действия и молекулы-мишени на протяжении долгого времени оставались невыясненными. Оказалось, что на АМФ-протеинкиназу, главного участника терапевтического эффекта метформина, можно воздействовать низким содержанием препарата, связанным с PEN2. Уменьшение дозы препарата уменьшает и риск возникновения тяжелых побочных эффектов. — Low-dose metformin targets the lysosomal AMPK pathway through PEN2, «Биомолекула»: «Кардиопротекция при сахарном диабете».

Механизм специфичной локализации белков эукариот

Молекула, распознающая сигналы у эукариот, представляет собой рибонуклеопротеин, который распознает и направляет специфические белки в эндоплазматический ретикулум. Чтобы избежать ошибочного попадания белков в ЭПР, работа этой молекулы регулируется специальным полипептид-ассоциированным комплексом. В новом исследовании, опубликованном в научном гиганте, освещается работа данного комплекса. Результаты исследования определяют роль полипептид-ассоциированного комплекса как ключевого компонента, позволяющего обеспечить специфичность локализации мембранных и секреторных белков у эукариот. — Mechanism of signal sequence handover from NAC to SRP on ribosomes during ER-protein targeting.

Иммунология

Прогресс в иммунотерапии рака

При разработке противоопухолевой терапии большая роль уделяется эффективному противоопухолевому иммунитету, вызванному, в частности, Т-лимфоцитами. При этом существуют две основных субпопуляции Т-лимфоцитов: клетки CD8 достаточно хорошо изучены, а роли Т-клеток CD4 посвящено новое исследование в Nature. Помимо своей хелперной функции, при стимулировании триспецифичными антителами CD4 клетки блокируют цикл развития опухолевых клеток и снижают их пролиферацию при раке молочной железы. — A trispecific antibody targeting HER2 and T cells inhibits breast cancer growth via CD4 cells, «Биомолекула»: «Рак молочной железы с семейной историей», «Порочный цикл: от рака молочной железы до костных метастазов».

Генетика

Генетические подсказки для терапии заболеваний

Унаследованные вариации кодирующей и некодирующей ДНК играют роль в риске возникновения и прогрессирования многих заболеваний человека. Большие когорты людей, геном которых периодически анализируют, помогли выявить сотни вариантов генов, так или иначе относящихся к генетическим заболеваниям, с помощью подходов, основанных на секвенировании. В последние годы к набору инструментов, позволяющих идентифицировать такие гены, были добавлены биобанки. В новой статье исследователи представили данные секвенирования более 300 тыс. человек, объясняя механизмы и находя новые мишени для терапии редких генетических заболеваний. — Genetic associations of protein-coding variants in human disease, «Биомолекула»: «Генетический профиль с рождения: эффективность применения полногеномного секвенирования в клинической практике».

Онкология

Один препарат хорошо, а два — эффективней

Комбинации противоопухолевых препаратов могут преодолеть резистентность, однако идентификация удачных комбинаций значительно превышает возможность их клинических испытаний. Масштабное исследование, проведенное учеными для ускорения этого процесса, помогло выявить эффективные комбинации препаратов, приводящие к апоптозу и подавлению роста клеток опухоли. — Effective drug combinations in breast, colon and pancreatic cancer cells.

Микробиология

Воздействие бактериального колибактина на другие организмы

Бактериальным продуктом, имеющим особое значение для здоровья человека, является колибактин, низкомолекулярный генотоксин, который вырабатывается кишечными бактериями. Довольно много известно о том, как колибактин влияет на клетки млекопитающих. Ученые провели исследование, показывающее, как колибактин воздействует на другие микроорганизмы. Оказывается, колибактин нацелен на бактерии, содержащие профаги, и индуцирует литическое развитие посредством бактериального SOS-ответа. — The bacterial toxin colibactin triggers prophage induction.

Искусственный интеллект в борьбе с антибиотикорезистентностью

При бактериальной инфекции, прежде чем назначить антибиотики, специалисты проводят тесты на резистентность к препаратам, чтобы назначить наиболее эффективный. Таким образом, штамм-возбудитель инфекции может быть почти полностью уничтожен лекарственным средством. Однако у этой проблемы есть другой аспект: высокий риск рецидива, вызванного другим штаммом, резистентным к препарату. Авторы следующего исследования предлагают свести этот риск к минимуму, используя искусственный интеллект, учитывающий и историю болезни пациента, и статистику по всему населению. — Minimizing treatment-induced emergence of antibiotic resistance in bacterial infections, «Биомолекула»: «Поиск новых антибиотиков с помощью машинного обучения», «Антибиотики и антибиотикорезистентность: от древности до наших дней», «Антибиотики vs Бактерии. „Война Бесконечности“ или всему есть предел?».

Физиология

Причины возрастной бессонницы

Около трети жизни человек проводит во сне, так как сон необходим для восстановления сил и здоровья. Однако с возрастом качество и количество сна ухудшается, что вызывает ряд проблем, в том числе нарушение познавательной способности и памяти. В новом выпуске Science раскрываются механизмы, которые могут лежать в основе нарушения сна и бессонницы у пожилых людей. Вероятно, основная причина кроется в повышенной возбудимости орексиновых нейронов, компенсирующих гибель нейронов, способствующих бодрствованию. — Hyperexcitable arousal circuits drive sleep instability during aging, «Биомолекула»: «Доктор Сон: как сон спасает нам жизнь».

Биохимия

Новые антибиотики — это хорошо модернизированные старые

Разговор об антибиотикорезистентности продолжает следующая работа, опубликованная в Science, которая посвящена разработке новых механизмов действия антибиотиков. Одной из перспективных стратегий является пересмотр уже использующихся в терапии веществ с точки зрения современной химии и с применением новых биохимических инструментов. Так, многообещающим препаратом является антибиотик гимнастин, выделенный еще в 1990 году, но синтезированный путем димеризации его нативных мономерных звеньев. — Total synthesis of himastatin, «Биомолекула»: «Антибиотикорезистентность: How to make antibiotics great again*?», Полимеры в борьбе с антибиотикорезистентными микроорганизмами.