Nature #577 (7791) + онлайны: пробуждение вирусов, истощающий стресс и неэффективная CRISPR

• Экология, влияние человека. Дельты рек поддерживают экологическое равновесие и биопродуктивность: здесь кормятся и нерестятся животные, расселяются многочисленные растения. Людей тоже привлекают дельты, многие из которых становятся местом туризма и отдыха. В результате деятельности человека форма речных дельт меняется и становится всё уязвимее для внешних воздействий. Ученые из США и Нидерландов изучили морфологию 11 000 речных дельт, затронутых обезлесением и затоплением. Исследователи подсчитали, что за последние 30 лет площадь дельт увеличилась: прирост площади земной поверхности составляет 54 ± 12 км²/год. При этом четверть прироста земли вдоль рек связано с антропогенной деятельностью: уничтожением лесов и искусственными наносами. — Global-scale human impact on delta morphology has led to net land area gain, Human activities have changed the shapes of river deltas.
• Иммунология, ВИЧ. Стандартный способ лечения иммунодефицитного состояния — антиретровирусная терапия. Однако такой способ лечения не работает для некоторых пациентов, в организме которых сохраняется вирус иммунодефицита. Это связано с тем, что у таких больных сохраняется пул латентно инфицированных клеток с вирусом. Для того, чтобы разобраться в механизме латентности ВИЧ, американские ученые провели исследование на макаках. Животным с истощенными CD8⁺ иммунными клетками и вирусом иммунодефицита вводили суперагонист интерлейкина-15 — N-803. Сам по себе N-803 не влиял на активность вируса, но его введение после антиретровирусной терапии приводило к стойкой реактивации вируса in vivo. — Robust and persistent reactivation of SIV and HIV by N-803 and depletion of CD8⁺ cells, биомолекула: Битва века: CRISPR vs ВИЧ.
• Иммунология, ВИЧ. CD4⁺ клетки считаются важным препятствием на пути получения лекарства от ВИЧ. Это связано с тем, что инфицированные вирусом CD4⁺ способны в течение десятилетий сохраняться в организме, который получает антиретровирусную терапию. По оценкам врачей, полное избавление от таких клеток произойдет только спустя 70 лет непрерывной антиретровирусной терапии. При этом организм пациента истощается борьбой с болезнью. Американские ученые нашли альтернативный и более быстрый способ избавления от инфекции. Для этого можно вывести вирус иммунодефицита из латентного состояния благодаря активации неканонического пути передачи сигналов NF-κB. Эксперимент провели на макаках, зараженных вирусом иммунодефицита обезьян. После активации сигнального пути NF-κB у животных повышалась экспрессия РНК в лимфатических узлах, тимусе и костном мозге. Это приводило к тому, что реактивированный вирус становился доступным для ликвидации с помощью лекарственных препаратов. — Systemic HIV and SIV latency reversal via non-canonical NF-κB signalling in vivo, биомолекула: Своими руками: человек против ВИЧ.
• Нейромедиаторы, стресс. Исследователи накопили большое количество данных о взаимосвязи между стрессом и поседением волос. Недавно удалось найти молекулярные причины этой связи. Во время острой фазы стресса быстро истощается пул стволовых клеток меланоцитов, ответственных за выработку пигмента. Потеря стволовых клеток не связана с иммунными атаками или синтезом гормонов надпочечников. Основная причина поседения — активация симпатических нервов, которые выбрасывают нейромедиатор норадреналин. Выброс норадреналина способствует ускоренной пролиферации стволовых меланоцитов, запас которых быстро истощается. Если подавить симпатические нервные пути, можно предотвратить связанное со стрессом поседение волос. — Hyperactivation of sympathetic nerves drives depletion of melanocyte stem cells, биомолекула: Как происходит выделение нейромедиатора.
• Антропология. Образ жизни древних людей, которые обитали к югу от Сахары, остается загадкой для ученых. Непонятно, как выживали и чем питались африканские предки тысячи лет назад: невозможно обнаружить ископаемые останки пищи древних жителей Африки. Генетики подошли к этому вопросу с необычной стороны: они проанализировали геном четырех детей, 8000–2000 лет назад живших в районе современного Камеруна. Общий геномный профиль роднит этих детей с охотниками и собирателями из западной части Африки. При этом один из древних жителей Камеруна имел необычную гаплогруппу А00 Y-хромосомы, которая считается уникальной для этого региона. — Ancient West African foragers in the context of African population history, биомолекула: Самая большая семья.
• Филогения, вирусы. Крупные ядерно-цитоплазматические вирусы — группа вирусов с крупной ДНК. Возможно, такие вирусы возникли еще до разделения эукариот на таксономические группы. Ряд особенностей крупных ДНК-содержащих вирусов делает их привлекательным объектом для исследователей. Все накопленные знания об этой группе получены из вирусных изолятов, совместно культивируемых с водорослями и протистами. Команда ученых из США продвинулась чуть дальше в вопросе изучения крупных ДНК-содержащих вирусов и реконструировала 2074 вирусных генома. В результате филогенетическое разнообразие этих вирусов увеличилось в 11 раз, а функциональное разнообразие — в 10 раз. — Giant virus diversity and host interactions through global metagenomics.
• Вирусология, CRISPR. После вторжения умеренного фага в бактериальную клетку их жизненный цикл идет по литическому или лизогенному пути. Литический цикл связан с лизисом бактериальных клеток и высвобождением вирусного генома, что приводит к горизонтальному переносу генов. Лизогенный цикл связан с внедрением фага в геном хозяина, что обеспечивает вертикальную передачу генов. В случае лизогении вирус способен как бы затаиться в клетке-хозяине, представляя собой бомбу замедленного действия. Опыты по совместному культивированию фагов и бактерий показывали, что бактериальные CRISPR/Cas системы способны устранять вторгающиеся фаги. Однако недавние результаты говорят о том, что CRISPR/Cas система I типа не способна справиться с умеренными фагами, которые развиваются по лизогенному пути. Под давлением фагов бактериальные популяции теряют свои CRISPR/Cas системы. — Targeting of temperate phages drives loss of type I CRISPR—Cas systems, биомолекула: «Штирлиц! А вас я попрошу остаться», или Лизогенизация умеренным бактериофагом.

Science #367 (6476) + онлайны: продлеваем жизнь, погружаемся в сон и выращиваем семена

• Биофизика. В жизни каждой клетки присутствует стохастический резонанс — шум, свойственный химическим реакциям и молекулярной диффузии. Этот шум влияет на колебания концентрации РНК и белков-переносчиков, что может негативно сказываться на белковом биосинтезе и репликации. Ученые из института Макса Планка обнаружили, что стохастический шум уменьшается при компартментализации в клетках. Разделение фаз «жидкость-жидкость» внутри мембранных компартментов способствует упорядочиванию клеточных процессов. — Phase separation provides a mechanism to reduce noise in cells, Can phase separation buffer cellular noise?, биомолекула: МикроРНК уменьшают шум экспрессии генов.
• Молекулярка, старение. Белковый гомеостаз играет ключевую роль в процессах старения. У нематод нашли астроцитоподобные глиальные клетки, которые регулируют белковый гомеостаз. Нейропептидная передача сигналов между клетками глии увеличивает продолжительность жизни нематод. Важный участник процесса — транскрипционный фактор XBP-1s. Увеличение экспрессии XBP-1s делает нематод более устойчивыми к стрессу и замедляет процессы старения, основанные на неправильном сворачивании белков. — Four glial cells regulate ER stress resistance and longevity via neuropeptide signaling in C. elegans, Support cells in the brain promote longevity, биомолекула: Старение: остановить нельзя смириться.
• Нейробиология, сон. Механизмы координации двигательной активности мозга во время сна недостаточно изучены. В результате недавнего исследования выяснилось, что состояния мозга во время сна и бодрствования связаны общими нейронами в черном веществе — регионе среднего мозга. Важным участником в регулировании циклов сна и бодрствования является декарбоксилаза-2 глутаминовой кислоты, которая высвобождает ГАМК. Активация фермента стимулирует сон, а инактивация приводит к засыпанию организма. — A common hub for sleep and motor control in the substantia nigra, The stillness of sleep, биомолекула: Спят усталые игрушки: о регуляции сна и роли орексина в этом процессе.
• Нейрогенез. При развитии коры больших полушарий важна высокая синхронизация клеточных процессов развития. Для того, чтобы изучить активность формирования мозга, ученые создали трехмерные модели на основе хроматина. При реконструкции модели использовали глиальные и нейрональные линии, которые имитировали процесс формирования мозга в течение 20 месяцев. В результате удалось создать нейрональную карту, которая показывает генетические риски развития заболеваний нервной системы, а также дает представление о регуляции генов на разных стадиях формирования мозга. — Chromatin accessibility dynamics in a model of human forebrain development, биомолекула: Всё, что вы всегда хотели знать о взрослом нейрогенезе, но боялись спросить.
• Физиология семян. Зародыш и эндосперм в семени растения защищены гидрофобной оболочкой, которая защищает семя от потери влаги при прорастании. Этот процесс контролируют двусторонние сигналы между зародышем и эндоспермом. В начале прорастания в зародыш попадает неактивный сигнальный пептид, который затем проникает в эндосперм и переходит в активную форму. После биохимического превращения сигнальная молекула диффундирует обратно к зародышу и запускает рецептор-подобные киназы, которые вырабатывают фермент субтилазу. Выделение субтилазы способствует укреплению гидрофильной кутикулы семени. Цикл перемещений сигнального пептида между зародышем и эндоспермом продолжается на протяжении раннего развития семени, что гарантирует целостность кутикулы вплоть до момента прорастания и спасает зародыш от обезвоживания. — A two-way molecular dialogue between embryo and endosperm is required for seed development, биомолекула: Как зарождается жизнь, или Что происходит в семени.
• Онкология, таргетная терапия. CAR-T клетки показали свою эффективность для борьбы с лейкозами, но их применение для лечения солидных опухолей сильно ограничено. Команда исследователей из Германии попробовала расширить терапевтический охват CAR-T терапии. В качестве мишени для CAR ученые предлагают использовать белок клаудин-6 в солидных опухолях. Разработанная РНК-вакцина из наночастиц, которая способствует экспрессии клаудина на поверхности дендритных клеток, повышает эффективность CAR-T клеток. — An RNA vaccine drives expansion and efficacy of claudin-CAR-T cells against solid tumors, биомолекула: Способны ли CAR-Т-клетки уничтожить опухоль?
• Эмбриональное развитие, морфогенез. В ходе гаструляции благодаря локальным клеточным перемещениям формируются органы будущего организма. Чтобы лучше разобраться в процессе гаструляции, ученые из Франции изучали актино-миозиновых сокращения клеток зародышей птиц. Двигателем гаструляции можно считать крупное актино-миозиновое кольцо, которое охватывает эмбрион на границе между эмбриональным и внеэмбриональным регионами. Процесс сокращения зародышевого кольца можно сравнить с движением жидкости. Плавные перемещения сократительных нитей кольца как бы тянут за собой подлежащие ткани, формируя ранний план тела эмбриона. — A tensile ring drives tissue flows to shape the gastrulating amniote embryo.