Микробиология

Новые антимикробные агенты

Ученые из Германии описали основанную на геномике идентификацию кеанумицинов (keanomycins). Эти нерибосомные пептиды позволяют бактериям рода Pseudomonas избегать нападения амеб. Будучи амебицидными, эти соединения также проявляют сильную противогрибковую активность, в частности, против разрушительного патогена растений ботритиса серого (Botrytis cinerea), и резко ингибируют заражение листьев гортензии крупнолистной (Hydrangea macrophylla). Структура кеанумицинов была полностью выяснена с помощью комбинации ядерно-магнитного резонанса, тандемной масс-спектрометрии и экспериментов по деградации. Подробный полногеномный микрочиповый анализ Candida albicans, подвергнутых воздействию кеанумицина А, проливает свет на механизм действия этого вещества, который поможет в разработке новых фармацевтических и агрохимических противогрибковых препаратов. — Ecological Niche-Inspired Genome Mining Leads to the Discovery of Crop-Protecting Nonribosomal Lipopeptides Featuring a Transient Amino Acid Building Block.

Клеточная биология

Митохондриальный комплексом и контроль качества белков

Митохондрии играют ключевую роль в клеточной энергетике, метаболизме, передаче сигналов и контроле качества белков. Они содержат около 1000 различных белков, которые часто собираются в комплексы и суперкомплексы, такие как дыхательные комплексы и препротеиновые транслоказы. Состав митохондриального протеома охарактеризован, но организация митохондриальных белков в стабильные и динамические сборки для основных частей протеома изучена плохо. Немецкие ученые провели количественное картирование митохондриальных белковых сборок с использованием комплексомного профилирования с высоким разрешением более 90% митохондриального протеома дрожжей, называемого MitCOM. Они обнаружили, что митохондриальные рецепторы взаимодействуют для организации цитозольных рибосом, прохибитоновых скаффолдов и дыхательных комплексов. Идентификация факторов контроля качества, действующих на входных воротах митохондриальных белков, позволяет выявить пути убиквитинирования, деубиквитилирования и деградации препротеинов. Взаимодействия между пептидил-тРНК гидролазой Pth2 и входными воротами привели к выяснению конститутивного пути удаления препротеинов. Набор данных MitCOM, доступный через интерактивное средство просмотра профилей, представляет собой всеобъемлющий ресурс для идентификации, организации и взаимодействия митохондриальных механизмов и путей. — Mitochondrial complexome reveals quality-control pathways of protein import, «Биомолекула»: «Тайная жизнь митохондрий».

Суперкомплексы TOC—TIC

Хлоропласты полагаются на комплексы транслоконов во внешней (TOC — translocon on the outer chloroplast membrane) и внутренней (TIC — translocon on the inner chloroplast membrane) мембранах оболочки для импорта тысяч различных цитозольных белков, кодируемых ядром. Хотя предыдущие исследования показали, что комплексы TOC и TIC могут собираться в более крупные суперкомплексы, общая архитектура суперкомплексов TOC—TIC и механизм транслокации препротеинов оставались неясны. Ученые из Китая выяснили при помощи криоэлектронной микроскопии структуру суперкомплекса TOC—TIC из водоросли Chlamydomonas reinhardtii. — Architecture of chloroplast TOC-TIC translocon supercomplex.

Нейробиология

Заменимые аминокислоты и незаменимые нервы

Одно из наиболее частых осложнений сахарного диабета 2-го типа — диабетическая полинейропатия (ДПН). При ДПН нарушение функции нервов вызывает ряд симптомов, включая боль и онемение. Серин и глицин — заменимые аминокислоты, уровень которых постоянно снижается у пациентов с диабетом 2-го типа и метаболическим синдромом. Исследователи из США показали на мышах, что дефицит аминокислоты серина вызывает осложнения, подобные ДПН. Ученые предполагают, что добавки помогут в лечении диабета 2-го типа и связанных с ним заболеваний. — Insulin-regulated serine and lipid metabolism drive peripheral neuropathy, «Биомолекула»: «Кардиопротекция при сахарном диабете».

Внимание и обратная связь

Внимание улучшает восприятие, усиливая нейронное кодирование сенсорной информации. Давняя гипотеза состоит в том, что кортикальные проекции обратной связи несут нисходящие сигналы, влияющие на сенсорное кодирование. Однако эта гипотеза никогда не проверялась для установления причинно-следственных связей. Ученые из США использовали вирусные инструменты, чтобы пометить связи вторичного зрительного отдела коры V4 и первичной зрительной коры (зрительная зона V1). В то время как обезьяны выполняли задачу на зрительно-пространственное внимание, инактивация аксональных окончаний обратной связи в V1 снижала усиление ответа отдельных клеток. Исследователи выяснили, что внимание усиливает сенсорное кодирование в зрительной коре, специфически изменяя силу корково-кортикальной обратной связи в зависимости от слоя коры. — Suppressing feedback signals to visual cortex abolishes attentional modulation.

Биомолекулы

Биомолекулярный анализ египетских мумий

Традиция древних египтян сохранять человеческое тело посредством бальзамирования не только очаровывала людей с древности, но и всегда вызывала вопрос о том, как на практике осуществлялся этот выдающийся ритуальный процесс. Немецкие и египетские ученые объединили археологический, филологический анализ и анализ мумифицированных остатков, проливая свет на практику и экономику бальзамирования в Древнем Египте. Исследователи идентифицировали определенные смеси ароматных и антисептических масел и смол, которые использовались для бальзамирования головы и обработки повязок с помощью газовой хромато-масс-спектрометрии. Кроме того, идентификация органических веществ, не характерных для данной местности, позволила реконструировать торговые пути, которые снабжали древнеегипетских бальзамировщиков веществами, необходимыми для мумификации. — Biomolecular analyses enable new insights into ancient Egyptian embalming, «Биомолекула»: «Синдром больной гробницы».

Физиология

Циркадные ритмы, пол и возраст

Циркадные часы модулируют физиологию человека. Однако организация ритмов экспрессии тканеспецифических генов и то, как они зависят от возраста и пола, у человека еще не определены до конца. Ученые из Швейцарии объединили данные проекта Genotype-Tissue Expression с алгоритмом, который присваивает циркадные фазы 914 донорам путем интеграции временной информации из нескольких тканей у каждого человека, чтобы идентифицировать ритмы мРНК в 46 тканях. Ритмы мРНК различались по широте, охватывая глобальные и тканеспецифические функции, включая метаболические пути и системные ответы. Структура часов была сохранена для разных возрастов и полов. Однако общие ритмы экспрессии генов были сильно диморфными по полу и более устойчивыми у женщин. Ритмические программы обычно притупляются с возрастом по всему телу. — Sex-dimorphic and age-dependent organization of 24-hour gene expression rhythms in humans, «Биомолекула»: «Снова о циркадных ритмах».

Иммунология

Интерферон, сосудистое сплетение и коронавирус

Ответ интерферона I типа (IFN) — типичная иммунная защита организма от вирусов. Предыдущие исследования связывали высокую экспрессию генов, кодирующих IFN в сосудистом сплетении головного мозга, со снижением когнитивных функций при старении и нейродегенерации. Были задокументированы сохраняющиеся когнитивные симптомы после выздоровления от COVID-19. Совокупные данные показывают, что сосудистое сплетение — одна из областей мозга, наиболее уязвимых для заражения коронавирусом SARS-CoV-2. В сосудистом сплетении наблюдается повышенная экспрессия генов, кодирующих IFN, даже при отсутствии вирусных следов в мозге. С этой точки зрения израильские ученые предполагают, что защитный иммунный ответ IFN на инфекцию SARS-CoV-2 в сосудистом сплетении представляет риск для когнитивной функции, если его не устранить своевременно. — The type I interferon antiviral response in the choroid plexus and the cognitive risk in COVID-19, «Биомолекула»: SARS-CoV-2.

Ботаника, биология развития

Механика морфогенеза растений

Понимание механизма, с помощью которого активность определенных генов приводит к механической деформации клеток и тканей с образованием сложных форм, является серьезной проблемой для биологии развития. Для решения этой проблемы ученые обратились к растениям. Растительные клетки не мигрируют и не перестраиваются во время морфогенеза, что упрощает анализ. Исследователи провели экспериментальный анализ и компьютерное моделирование, чтобы показать, как механические взаимодействия между волокнами целлюлозы транслируются на уровне стенок, клеток и тканей для создания сложных форм тканей растений. Гены могут изменять механические свойства на каждом уровне организации ткани. Динамическая целлюлозная сеть обеспечивает эластичную устойчивость к деформации, позволяя расти за счет скольжения волокон, что обеспечивает морфогенез при сохранении механической прочности. — The mechanics of plant morphogenesis.

Эволюционная биология, палеонтология

Червяжный предок

К ныне живущим амфибиям (Lissamphibia) относятся лягушки и саламандры (Batrachia), а также безногие земноводные червяги (Gymnophiona). Предполагают, что расхождение этих двух групп амфибий произошло в палеозойской эре. Американские ученые изучили ископаемое земноводное, которое они считают кроновым, то есть таким, в группу которого входят все потомки общего предка ныне живущих видов. Окаменелости проливают свет на темп и способ ранней морфологической и функциональной эволюции червяг, демонстрируя отсроченное приобретение скелетно-мышечных особенностей. Происхождение этих окаменелостей предполагает пангейское экваториальное происхождение червяг, подразумевая, что современная биогеография червяг отражает сохранившиеся аспекты их физиологии. — Triassic stem caecilian supports dissorophoid origin of living amphibians, «Биомолекула»: «Следствие вели палеонтологи».

Микология

Самооплодотворяющаяся бледная поганка

Бледная поганка Amanita phalloides — один из самых смертоносных грибов в мире. Ее численность постоянно увеличивается. Например, за последние несколько десятилетий этот вид широко распространился по западному побережью Северной Америки и почти не собирается останавливаться. Недавно ученые нашли объяснение тому, как поганка так быстро захватила этот район. Калифорнийская бледная поганка размножается, оплодотворяя себя, а не ожидая партнера — необычный вид полового размножения у грибов, который редко наблюдается за пределами лаборатории. — Death cap mushroom’s unusual sex life may be key to its rapid spread.

Экология

Погода и лесные пожары

Лесные пожары угрожают жизни людей, качеству воздуха и экосистемам. Метеорология играет важную роль в мониторинге лесных пожаров, поэтому связи между лесными пожарами и климатом широко изучались. Однако не совсем ясно, как обратная связь о пожаре и погоде влияет на краткосрочную изменчивость лесных пожаров, что подрывает нашу способность смягчать последствия пожаров. Китайские ученые показали первостепенную роль обратной связи синоптического масштаба в возникновении экстремальных пожаров в средиземноморском и муссонном климатических поясах на западном побережье США и в Юго-Восточной Азии. Исследователи обнаружили, что радиационное воздействие дымовых аэрозолей может изменить приземный ветер, сухость воздуха и количество осадков и, таким образом, усугубить загрязнение воздуха за счет увеличения выбросов дыма и ослабления его рассеивания. Сложные взаимодействия между лесными пожарами, дымом и погодой образуют петлю положительной обратной связи, которая существенно увеличивает загрязнение воздуха. — Feedback promotes fire.