Эволюция

Новый взгляд на естественный отбор у Arabidopsis thaliana. Новые открытия биологии и геномики вдохновляют на пересмотр классических взглядов на эволюцию. Так, на примере исследования мутаций у растения Arabidopsis thaliana ученые обнаружили, что частота мутаций снижается внутри тел генов и в основных генах. Эксперименты показывают, что эпигеномные и физические особенности объясняют более 90% мутаций, окружающих гены, а гены, подвергающиеся более сильному отбору, имеют более низкую частоту мутаций. Это позволяет под новым углом посмотреть на положения знаменитой теории, согласно которой мутация является бесцельной силой эволюции. — Mutation bias reflects natural selection in Arabidopsis thaliana, «Биомолекула»: «Модельные организмы: арабидопсис».

Возраст самого древнего человека Восточной Африки. Ученым удалось охарактеризовать возраст самых древних из известных останков Homo sapiens из восточной Африки. Это не первая попытка датировать эти древнейшие окаменелости: их возраст, о котором сообщалось ранее, составлял около 197 тысяч лет. На страницах Nature ученые сообщают о данных геохимического анализа, которые говорят о совершенно ином возрасте окаменелостей, — он составляет порядка 233 тысяч лет. — Age of the oldest known Homo sapiens from eastern Africa, «Биомолекула»: «Ищем питекантропа!».

Экология

Казалось бы, при чем здесь экономика? На страницах Nature рассматривается и социально-экономическая сторона климатических воздействий, в частности, распределения суточных осадков. Анализ данных производства по всему миру показал, что темпы экономического роста снижаются за счет увеличения количества дождливых дней. Если в странах с низким уровнем дохода, экономика которых зависит от сельского хозяйства, дополнительное годовое количество осадков оказывает благотворное влияние, то для стран с высоким уровнем дохода ситуация складывается наоборот. В соответствии с полученными данными, предполагается, что антропогенное увеличение количества суточных осадков будет иметь негативные глобальные экономические последствия. — The effect of rainfall changes on economic production.

Результаты анализа воздействия загрязненного воздуха на население. Известно, что загрязнение воздуха является одним из основных факторов, влияющих на уровень смертности и заболеваемости населения. Исследование, опубликованное в Nature, предоставляет данные анализа воздействия загрязненного воздуха на разные группы населения США. Результаты сопоставления демографических данных и нежелательного воздействия говорят о необходимости целенаправленного сокращения вредных выбросов для обеспечения одинаковой степени защиты всех людей от опасностей окружающей среды. — Air pollution exposure disparities across US population and income groups.

Влияние дефаунизации на ареал обитания растений. В условиях меняющегося климата, миграция является важным инструментом выживания для растений. Растения осуществляют миграцию путем рассеивания семян, в том числе с помощью животных. Происходящая в глобальном масштабе дефаунизация повлияла на способность растений к распространению семян. Ученым удалось количественно оценить изменения, сязанные с дефаунизацией: анализ показывает, что она резко сократила распространение семян на большие расстояния, что влияет на приспосабливаемость растений к новым климатическим условиям. — The effects of defaunation on plants’ capacity to track climate change, «Биомолекула»: «Тор Хэнсон: „Триумф семян“. Рецензия».

Нейрофизиология

Аттракторные сети в изучении нейронных процессов. Аттракторные сети используются в нейробиологии для моделирования нейронных процессов, таких как ассоциативная память или двигательное поведение. Сеть аттракторов представляет собой тип динамической сети, которая со временем становится устойчивым паттерном. Для анализа динамики аттракторных сетей подходящими являются механизмы, заложенные в медиальной энторинальной коре, нейроны которой отвечают за пространственную ориентацию. Новое исследование, опубликованное в Nature, демонстрирует динамику аттракторной сети на уровне нейронов энторинальной коры. — Toroidal topology of population activity in grid cells, «Биомолекула»: «Нейронные сети — будущие помощники врачей».

Биотехнологии

Дилемма в использовании фетальной бычьей сыворотки. Для культивирования клеточных культур во время исследований и при биотехнологических процессах в основную среду добавляют эмбриональную телячью сыворотку, содержащую необходимые питательные компоненты, гормоны и факторы роста. Недавнее исследование, в котором применялись две идентичные экспериментальные процедуры и использовались клетки и телячья сыворотка от одних и тех же поставщиков, показало разные результаты. К тому же, само получение данной сыворотки вызывает этические противоречия, что ставит вопрос о необходимости разработки надежных синтетических сред. — Fetal bovine serum—a cell culture dilemma, «Биомолекула»: «Этюды о биоэтике».

Микробиология

Древний механизм гибели клеток. Гасдермины — группа белков, отвечающая за процессы клеточной гибели у млекопитающих. В ответ на инфицирование патогенами, гасдермины образуют большие мембранные поры в клетках и вызывают их литическую гибель. Так ли уникальна эта система? В новом исследовании ученые обнаружили структурные и функциональные гомологи гасдерминов у бактерий. Как и их аналоги у млекопитающих, эти белки активируются каспазоподобными протеазами, образуют мембранные поры и служат для защиты от бактериофагов. Эти данные говорят об общности происхождения гасдерминов с древней системой защиты от бактериофагов. — Bacterial gasdermins reveal an ancient mechanism of cell death.

Физиология

Запах атеросклероза. Ни у кого не вызывает сомнения присутствие обонятельных рецепторов в носу, однако они также присутствуют в других тканях и органах и выполняют иные биологические функции. Так, макрофаги, участвующие в патогенезе атеросклероза, экспрессируют множественные подтипы обонятельных рецепторов. На страницах нового выпуска Science группа ученых раскрывает важную роль обонятельного рецептора 2 в развитии атеросклеротических бляшек, определяя дополнительную мишень для терапии атеросклероза. — Olfactory receptor 2 in vascular macrophages drives atherosclerosis by NLRP3-dependent IL-1 production, «Биомолекула»: «Не доверяйте рекламе, или Потенциальная связь метаболизма L-карнитина и развития атеросклероза», «Обоняние: от носа к мозгу, спотыкаясь и падая».

Модификации хроматина при обсессивно-компульсивном расстройстве. Обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР) — это тяжелое нервно-психическое расстройство, имеющее существенную генетическую основу. Диагностирование ОКР на основе наблюдаемых симптомов, а не биологического понимания этиологии заболевания, препятствовало прогрессу в разработке более точных диагнозов и более эффективных методов лечения для улучшения результатов лечения пациентов. Недавнее исследование, включающее секвенирование геномов 53 семей, члены которых страдают ОКР, подтвердило роль редких мутаций в риске развития ОКР. Помимо выявления мутаций про ОКР, исследование подчеркнуло вклад модификации хроматина в этиологию этого заболевания. — De novo mutations identified by whole-genome sequencing implicate chromatin modifications in obsessive-compulsive disorder.

Лекарство от репродуктивной старости. Ангиогенез — процесс образования новых кровеносных сосудов в органе или ткани. Это процесс постоянно активен в яичниках млекопитающих. В своем новом исследовании ученые выполнили трехмерную визуализацию сосудов яичников и проследили характер ангиогенеза. Основываясь на характере ангиогенеза яичников, исследователи разработали стратегию блокирования ангиогенеза путем введения акситиниба молодым женщинам и обнаружили, что временное подавление ангиогенеза приостанавливает развитие яичников и сохраняет овариальный резерв, что является потенциальным подходом к замедлению женского репродуктивного старения. — Imaging and tracing the pattern of adult ovarian angiogenesis implies a strategy against female reproductive aging.

Структурка

Болезнь Альцгеймера на молекулярном уровне. Распространенная на сегодняшний день болезнь Альцгеймера характеризуется потерей памяти и других когнитивных функций. При этом, на структурном уровне происходит неправильная укладка пептида амилоида-β 42 (Aβ42), который во время болезни образует нерастворимые агрегаты, формирующие амилоидные бляшки. Исследования с использованием криоэлектронной микроскопии, описанные в последнем выпуске Science, представляют структуру данных фибрилл, формирующих бляшки, выделенных из ткани головного мозга пациентов. Эти данные необходимы для изучения подобных заболеваний и разработки новых методов терапии. — Cryo-EM structures of amyloid-β 42 filaments from human brains, «Биомолекула»: «Болезнь Альцгеймера: ген, от которого я без ума».

Молекулярка

Митохондрии сбрасывают внешнюю мембрану в ответ на стресс. Митохондрия — двумембранная клеточная органелла, выполняющая ключевые процессы жизнедеятельности в клетке. Целостность ее структур, в том числе внешней мембраны, необходима для сообщения с цитозолем и для клеточного гомеостаза. Однако, как показали последние исследования, на естественный стресс, вызванный патогенами, митохондрия реагирует ремоделированием мембраны. В исследовании на страницах Science ученые показывают, что при заражении человеческим паразитом Toxoplasma gondii митохондрии теряют структуры внешней мембраны. — Mitochondria shed their outer membrane in response to infection-induced stress, «Биомолекула»: «Внимание! Разыскивается предок митохондрий!», «Появление и эволюция клеточной мембраны».

Межклеточный перенос мРНК через плазмодесмы. Интересный механизм, контролирующий развитие стволовых клеток растений, был описан группой ученых в новом выпуске Science. В основе этого механизма лежат РНК-мессенджеры — молекулы РНК, которые продуцируются в одной клетке, но затем в виде информационной РНК транспортируются в другие клетки растения, где и выполняют свою функцию. Ученые обнаружили часть механизма, который управляет этим межклеточным транспортом, — белок AtRRP44A, осуществляющий процессинг рибосомной РНК. AtRRP44A может взаимодействовать с плазмодесмами и опосредовать межклеточный перенос мРНК. — An RNA exosome subunit mediates cell-to-cell trafficking of a homeobox mRNA via plasmodesmata, «Биомолекула»: «Как молекулы РНК общаются с хроматином».

SARS-CoV-2, COVID-19

Влияние ношения масок на заболеваемость COVID-19. Маска стала нашим неотъемлемым атрибутом при выходе из дома с начала пандемии, однако вопрос их эффективности и необходимости для многих все еще остается спорным. Согласно статистике, использование масок остается низким во многих частях мира. Группой ученых было проведено исследование, оценивающее влияние более частого ношения масок на SARS-CoV-2. Авторы исследования обнаружили, что увеличение ношения масок в исследуемых населенных пунктах снизило число сообщений о заболеваниях, подобных COVID-19, особенно среди лиц с высоким риском заражения. — Impact of community masking on COVID-19: A cluster-randomized trial in Bangladesh, «Биомолекула»: SARS-CoV-2.

Противовирусный препарат, блокирующий РНК-полимеразу SARS-CoV-2. Противовирусные препараты широкого спектра действия являются важным инструментом борьбы против пандемии COVID-19. При этом мишенью для терапевтических препаратов часто является РНК-полимераза вирусов, способствующая их репликации в клетке. Авторы следующего исследования использовали респираторно-синцитиальный вирус для выявления препаратов, нацеленных на фермент РНК-полимеразу, и описали 4’-фторуридин (4’-FlU, EIDD-2749) как ингибитор РНК-полимеразы синцитиального вируса и SARS-CoV-2. — 4′-Fluorouridine is an oral antiviral that blocks respiratory syncytial virus and SARS-CoV-2 replication.

Иммунитет против вариантов SARS-CoV-2. Спустя 18 месяцев пандемии исследователи сталкиваются с неоднородностью штаммов вирусов, оказавших влияние на формирование иммунной защиты популяции: среди лиц, инфицированных исходным штаммом, встречаются и лица, инфицированные мутантными штаммами от альфа до дельта, и вовсе не болевшие. Для изучения иммунного ответа была проанализирована когорта британских медработников, которые могли столкнуться с несколькими вариантами коронавируса. Было обнаружено, что ответ вакцины после заражения менее эффективен, если инфекция связана с гетерологичным шипом мутантного вируса N501Y. — Heterologous infection and vaccination shapes immunity against SARS-CoV-2 variants, «Биомолекула»: «„Спутник V“, „ЭпиВакКорону“, „Модерну“ делать будем? Ликбез по вакцинам против коронавируса».