Nature #589 (7840) + онлайны: лекарство от прогерии, половые хромосомы утконоса и белковые 2D-полимеры

• Биоинженерия. Хотя 2D-полимеры из белков давно привлекали внимание биоинженеров, они, за редким исключением, состояли только из одинаковых субъединиц. Однако новое исследование описывает вычислительный метод для построения таких структур из двух компонентов, что позволяет создавать полимеры с гораздо более сложным функционалом. Исследователи тут же опробовали этот метод на практике, сконструировав белковую решетку из компонентов в растворе. — Design of biologically active binary protein 2D materials, биомолекула: Торжество компьютерных методов: предсказание строения белков.
• Физиология животных. Новое исследование раскрыло механизм регенерации остеобластов у модельных рыб данио-рерио. Остеобласты — это молодые клетки, создающие костную ткань, и в частности чешуйки. Каждая чешуйка покрыта тонким слоем остеобластов. Было выяснено, что регенерацию остеобластов на чешуйках запускает волна киназ Erk, кольцом проходящая по поверхности чешуйки. — Control of osteoblast regeneration by a train of Erk activity waves, биомолекула: Лаборатория молекулярных основ эмбриогенеза: от гена к признаку.
• Нейробиология. Оказывается, среди астроцитов — глиальных клеток, обладающих множеством разнообразных функций, — есть и такие, которые вырабатывают лиганды рецепторов смерти TRAIL, участвующих в инициации апоптоза Т-клеток. Этот апоптоз ограничивает воспаление ЦНС. Синтез этих лигандов запускается NK-клетками. — Gut-licensed IFN+ NK cells drive LAMP1+TRAIL+ anti-inflammatory astrocytes.
• Структурка. Адгезивные G-белоксопряженные рецепторы — это группа трансмембранных белков, конформационные изменения которых при активации до сих пор были слабо изучены. Новое исследование рассматривает активацию адгезивного G3-рецептора глюкокортикоидными гормонами стресса. При помощи криоэлектронной микроскопии было выяснено, что глюкокортикоиды связываются с карманом внутри трансмембранного домена. Стероидное ядро глюкокортикоидов упаковывается неподалеку от «выключателя» — остатка триптофана в шестой трансмембранной спирали, который воспринимает связывание лиганда и запускает активацию рецептора. — Structures of the glucocorticoid-bound adhesion receptor GPR97—Go complex, биомолекула: Структуры рецепторов GPCR «в копилку», Рецепторы в активной форме.
• Генетика. Новый анализ геномов утконоса и ехидны дает ответы на некоторые вопросы об эволюции млекопитающих. Он предоставляет доказательства, что половые хромосомы яйцекладущих произошли от кольцевой хромосомы — редкой мутации, заключающейся в срастании концов хромосомы, чье появление могло быть облегчено необычно активным взаимодействием множественных X и Y хромосом. — Platypus and echidna genomes reveal mammalian biology and evolution, биомолекула: Половых хромосом много не бывает.
• Медицина. Синдром прогерии Хатчинсона-Гилфорда обычно вызывается заменой гуанин-цитозиновой пары на аденин-тиминовую в гене LMNA, кодирующем ядерный ламин A. Эта мутация вызывает неправильный сплайсинг РНК, из-а которого производится прогерин — токсичный белок, вызывающий быстрое старение и сокращающий продолжительность жизни детей с прогерией примерно до 14 лет. В этой статье ученые описывают результаты использования редакторов адениновых оснований (ABE) — белков, заменяющих аденин-тиминовую пару на гуанин-цитозиновую для «исправления» ДНК в культуре клеток, взятых от ребенка с прогерией. ABE, доставленные в клетки при помощи лентивирусов, исправляли повреждение ДНК в 90% случаев, а их однократные инъекции продлевали жизнь трансгенным мышам с прогерией. — In vivo base editing rescues Hutchinson—Gilford progeria syndrome in mice.
• Генетика. Использование азота в удобрениях значительно повышает урожайность растений, но вредит экосистемам. Поэтому нужно добиться увеличения эффективности усвоения азота растениями. Для этого ученые изучили генетические адаптации риса к различным почвам и пришли к выводу, что культурные разновидности риса в результате нескольких мутаций усваивают азот гораздо менее эффективно, чем дикие, из-за привычки к богатой азотом почве, что может быть исправлено целенаправленной гибридизацией диких и культурных разновидностей. — Genomic basis of geographical adaptation to soil nitrogen in rice, биомолекула: Одиссея азота, Цисгеномика: новое слово в селекции растений.
• Структурка. получены новые крио-электронные снимки SAM-комплексов (Sorting and Assembly Machinery) митохондрий, встраивающих β-цилиндрические белки в мембрану митохондрий. Комплексы состоят из двух β-цилиндрических белков, а также периферийных мембранных белков Sam37 и Sam37, поддерживающих целостность всей структуры. — Mitochondrial sorting and assembly machinery operates by β-barrel switching, биомолекула: Как появились митохондрии (рассказ, похожий на сказку).

Science #371 (6525): как мыши чувствуют боль и страх друг друга, коэволюция ВИЧ и глицилирование тубулина

• Ботаника. Новое исследование демонстрирует, что гены арабидопсиса, ответственные за развитие эндодермы корней, вносят значительный вклад в формирование микробиома растения. Изучив 19 растений с мутациями диффузного барьера и присутствующую при них микробиоту, а также проанализировав более 400 видов бактерий на предмет влияния на пояски Каспари, ученые пришли к выводу, что регуляторные механизмы диффузии растения влияют на состав микробиоты, отдельные представители микробиоты же, в свою очередь, могут влиять на пропускную способность эндодермы, а также установили зависимость этого влияния от абсцизовой кислоты. — Multikingdom diffusion barrier control, Coordination between microbiota and root endodermis supports plant mineral nutrient homeostasis, биомолекула: Модельные организмы: арабидопсис.
• Нейробиология. Попытки локализовать область мозга, отвечающую за сопереживание, появились давно, однако до сих пор они были в основном корреляционными. В очередной попытке отследить эмпатию у мышей в ходе кратких социальных взаимодействий было выяснено, что за социальную передачу боли или морфинового обезболивания отвечает передняя поясная кора (ППК) и ее проекции на прилежащее ядро, а страх передавался проекциями ППК на миндалину. — How mice feel each other’s pain or fear, Anterior cingulate inputs to nucleus accumbens control the social transfer of pain and analgesia.
• Иммунология, ВИЧ. Еще одно исследование посвящено коэволюции белков вирусной оболочки ВИЧ и антител носителя и такой же коэволюции SHIV (комбинированного вируса из ВИЧ и вируса иммунодефицита обезьян) у макак-резусов. Оно приходит к выводу, что паттерны развития антител и вируса схожи между собой даже у разных видов: например, в вирусе происходят те же аминокислотные замены, а антитела изменяют структуру похожим образом и нацеливаются на сходные области. Макаки, зараженные SHIV, стали первой модельной системой, в которой можно наблюдать подобную коэволюцию, что поможет при создании вакцин. — Recapitulation of HIV-1 Env-antibody coevolution in macaques leading to neutralization breadth, биомолекула: СПИД: как ВИЧ разрушает нашу иммунную систему.
• Клеточная биология, структурка. Посттрансляционные модификации цитоскелета микротрубочек являются ключевыми регуляторами клеточных функций, и их нарушения связаны с множеством патологий человека. Глицилирование тубулина модифицирует микротрубочки только в ресничках и жгутиках, но его роль была ранее неясной. В этом исследовании ученые создали модельных мышей с «выключенным» глицилирования тубулина, что вызывало снижение фертильности у самцов из-за нарушений биения жгутиков у сперматозоидов. Криоэлектронная микроскопия показала, что оно вызвано нарушением конформации диенина в осевых нитях жгутиков. — Tubulin glycylation controls axonemal dynein activity, flagellar beat, and male fertility, биомолекула: Сперматогенез: через тернии к звездам.
• Структурка. АТФазный/хеликазный комплекс Prp2 обеспечивает сплайсинг ремодуляцией сплайсосом. Однако структурная основа функции АТФазы/хеликазы остается малоизученной. В новой статье описывается атомная структура Prp2 в отдельности, в комплексе с его коактиватором Spp2 и Prp2-нагруженной сплайсосомы. Prp2 слабо связывается со сплайсосомой и не может функционировать без Spp2, который связывается с Prp2 и закрепляется на сплайсосоме, привязывая Prp2 к активированной сплайсосоме и позволяя ему функционировать. Пре-мРНК загружается в характерный канал между N- и С-половинами Prp2, где Leu536 из N-половины и Arg844 из С-половины предотвращают обратное скольжение пре-мРНК к ее 5’-концу. Гидролиз АТФ запускает междоменное движение в Prp2, которое приводит к однонаправленной ступенчатой транслокации пре-мРНК к ее 3’-концу. — Mechanism of spliceosome remodeling by the ATPase/helicase Prp2 and its coactivator Spp2, биомолекула: Белки против РНК — кто первым придумал сплайсинг?
• COVID-2019. Эксперименты на животных показали, что целый ряд животных может быть заражен SARS-CoV-2, не исключая хомяков и кошек. Помимо этого вирус был обнаружен и у других животных — например, собак или норок, на которых и концентрируется это исследование. Изучив вспышки коронавируса на 16 норковых фермах, исследование приходит к выводу, что передача вируса происходила не только от человека к норкам, но и в обратную сторону. Это заключение делают на основе анализа последовательностей генетического материала коронавируса, извлеченного из работников ферм и норок. — SARS-CoV-2 spillover events, Transmission of SARS-CoV-2 on mink farms between humans and mink and back to humans, биомолекула: подборка SARS-CoV-2.
• Нейробиология. При формировании практически всех нейронов происходят общие процессы, однако нейроны в конечном итоге различаются по функции. Чтобы поймать тот момент, когда между нейронами начинают появляться различия, ученые проследили за развитием слуховой и зрительной систем у млекопитающих. Так, например, разнообразие нейронов выше в зрительной системе, что заставляет сигналы адгезии играть более важную роль, в то время как в слуховой системе для установления расположения между нейронами более важным окажется движение мышц. — Making sense of neural development by comparing wiring strategies for seeing and hearing, биомолекула: подборка по нейробиологии.
• Экология. Изменение климата ведет к расширению морских кислорододефицитных зон, что может изменить глобальные циклы углерода, серы, азота и микроэлементов. Однако в настоящее время нам не хватает понимания того, как дефицит кислорода влияет на круговорот органического углерода. Статья показывает, что в тонущих частицах из Восточной тропической Северо-Тихоокеанской кислорододефицитной зоны происходит загадочное микробное сульфатное восстановление. Сульфуризация, происходящая в частицах, может сохранять углерод в отложениях под морскими кислорододефицитными зонами и служить стабилизирующей обратной связью между расширяющимися аноксическими зонами и атмосферным углекислым газом. Подобный механизм может помочь объяснить случаи сохранения органического углерода при морской аноксии. — Microbial sulfate reduction and organic sulfur formation in sinking marine particles.