Эволюционная генетика

Гены de novo

Биологам давно известно, что новые гены, кодирующие белки, могут возникать в результате модификации существующих. Но некоторые «белковые» гены также могут возникать из участков генома, которые когда-то вместо этого кодировали нити РНК. Новое исследование идентифицирует мутации, которые превращают «бесполезные» последовательности ДНК в потенциальные гены. Авторы исследования выделяют 74 гена белков человека, которые, по-видимому, возникли таким образом de novo, причем более половины из них появились после того, как человеческая линия отделилась от шимпанзе. Некоторые из этих новых генов, возможно, сыграли роль в эволюции нашего относительно большого и сложного мозга. — Human gene linked to bigger brains was born from seemingly useless DNA, «Биомолекула»: «Эволюция генетического кода».

Эмбриология

Время сегментироваться!

Эмбрионы позвоночных проходят стадии развития, на которых разные виды очень похожи друг на друга морфологически. Каждый вид проходит эти стадии сходства с характерной скоростью, которая примерно зависит от размера тела. Точно так же, у многих видов скорость метаболизма зависит от размера тела.

Сомиты формируются последовательно вдоль оси эмбриона (от головы до хвоста) посредством многократной сегментации ткани, называемой пресомитной мезодермой (ПСМ). Этот процесс управляется сетью осцилляторной экспрессии генов, известной как «часы сегментации», периодичность которых может служить показателем времени развития.

Авторы исследования показали, что снижение скорости метаболизма может происходить за счет ингибирования цепи переноса электронов: нарушение окислительно-восстановительного баланса клеток NAD⁺/NADH снижает глобальную скорость синтеза белка. Наоборот, увеличение соотношения NAD⁺/NADH в клетках человека увеличивает скорость трансляции. Эти результаты представляют собой отправную точку для манипулирования скоростью развития, включая ускорение дифференцировки плюрипотентных стволовых клеток человека с целью моделирования заболеваний и клеточной терапии. — Metabolism dictates the pace of development across species.

Медицина

Лекарство от Альцгеймера?..

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило леканемаб, второй в истории препарат для лечения болезни Альцгеймера, предназначенный для устранения причины заболевания и замедления снижения когнитивных функций. Исследователи приветствуют это решение, но оно омрачено смертностью пациентов и сообщениями о том, что FDA действовало ненадлежащим образом при одобрении первого такого препарата в прошлом году.

Леканемаб производится биофармацевтическими компаниями Eisai в Токио, Япония, и Biogen в Кембридже, штат Массачусетс. Моноклональные антитела вводится пациентам внутривенно, проникают в мозг и удаляют амилоидные бляшки, которые, как считается, вызывают когнитивные нарушения и деменцию при болезни Альцгеймера.

Леканемаб был разрешен агентством по схеме «ускоренного одобрения», которая предназначена для лечения заболеваний, которые не поддаются лечению; он также не требует данных клинических испытаний фазы III. — FDA approves Alzheimer’s drug lecanemab amid safety concerns, «Биомолекула»: «Доверяй, но проверяй: как контролируют эффективность и безопасность лекарств и других продуктов после регистрации?», «Болезнь Альцгеймера: ген, от которого я без ума».

Ожирение и нейровоспаление

Возрастная дегенерация желтого пятна является распространенным нейровоспалительным заболеванием и основной причиной слепоты. Это связано с генетикой и факторами окружающей среды, например, с ожирением. Исследователи показали, что ожирение, вызванное диетой, в более раннем возрасте вызывает стойкое перепрограммирование врожденной иммунной системы, продолжающееся после нормализации метаболических нарушений. Стеариновой кислоты, действующей через Toll-подобный рецептор 4 (TLR4), достаточно для ремоделирования хроматиновых ландшафтов и избирательного повышения доступности сайтов связывания для белка-активатора 1 (AP-1). Миелоидные клетки демонстрируют меньшее окислительное фосфорилирование и переход к гликолизу, что в конечном итоге приводит к транскрипции провоспалительных цитокинов, усугублению патологического ангиогенеза сетчатки и дегенерации нейронов, связанной с потерей зрительной функции. Таким образом, ожирение в прошлом перепрограммирует мононуклеарные фагоциты и предрасполагает к нейровоспалению. — Past history of obesity triggers persistent epigenetic changes in innate immunity and exacerbates neuroinflammation, «Биомолекула»: «Полюби свои жировые клетки!».

Репродуктивное долголетие женщин

Фертильность у женщин начинает снижаться после 37 лет, и редко случается беременность после 45 лет. Это снижение репродуктивной функции у женщин неизбежно и достигает кульминации в менопаузе, которая является основной причиной возрастных заболеваний. На сегодняшний день исследования репродуктивного долголетия остаются малоизученной областью. Биологические попытки поддерживать качество и количество фолликулов на животных моделях путем манипулирования путями, участвующими в старении, потенциально могут продлить репродуктивную продолжительность жизни самок. В данной работе приведены молекулярные процессы, вызывающие старение яичников и менопаузу, а также стратегии для компенсации этих событий. — Unraveling female reproductive senescence to enhance healthy longevity, «Биомолекула»: «Почему мы стареем?».

Изменения мозга у людей с шизофренией

Шизофрения является хроническим заболеванием головного мозга, и на разных стадиях болезни на протяжении десятилетий сообщалось о нарушениях, которые отражаются в нейровизуализационных исследованиях. Однако то, когда и как эти аномалии головного мозга возникают и развиваются, остается неясным. Исследователи предположили, что структурные и функциональные аномалии головного мозга прогрессируют на протяжении всего течения болезни с разной скоростью. Всего было набрано 115 больных шизофренией, которые были стратифицированы на три группы с разным периодом заболевания: 5-летняя группа (длительность болезни: ≤ 5 лет), 15-летняя группа (длительность болезни: 12–18 лет) и 25-летняя группа (длительность заболевания: ≥25 лет); 230 здоровых контролей были подобраны по возрасту и полу к трем группам, соответственно. Все участники прошли МРТ в состоянии покоя. Каждую группу пациентов с шизофренией сравнивали с соответствующей контрольной группой. Используя два структурных и два функциональных метода МРТ-анализа, ученые продемонстрировали, что индивидуальные функциональные аномалии первоначально возникают в ограниченных областях мозга, аномалии функциональной связи и плотности серого вещества возникают позже в более широких областях мозга, а аномалии структурной связи, затрагивающие почти все тракты белого вещества, возникают в третьей декаде развития шизофрении. — Progressive brain abnormalities in schizophrenia across different illness periods: a structural and functional MRI study, «Биомолекула»: «Дофаминовые болезни».

Экология

Социальное поведение и патогены

Очень мало известно о нейрональных механизмах, связанных с изменениями в социальном поведении при воздействии патогенов. В данном исследовании показано, что у взрослых гермафродитов Caenorhabditis elegans воздействие бактериального патогена (Pseudomonas aeruginosa) модулирует сенсорные реакции на феромоны, индуцируя экспрессию хеморецептора STR-44, что способствует спариванию. В стандартных условиях гермафродиты C. elegans избегают смеси аскарозидных феромонов. Однако воздействие патогенных бактерий Pseudomonas действует противоположным образом и приводит к подавлению избегания. — Pathogenic bacteria modulate pheromone response to promote mating, «Биомолекула»: «Модельные организмы: нематода».