https://www.dia-m.ru/news/ngs-eto-ne-tolko-illumina/?utm_source=biomolecula&utm_medium=banner_top&utm_campaign=genolab_jan_23
Подписаться
Оглавление
Биомолекула

SciNat за январь 2023 #2: новый подвид «Омикрона», насекомые в качестве корма, секрет парящего полета колибри и зачем нужно геномное редактирование после инсульта

SciNat за январь 2023 #2: новый подвид «Омикрона», насекомые в качестве корма, секрет парящего полета колибри и зачем нужно геномное редактирование после инсульта

  • 238
  • 0,0
  • 0
  • 0
Добавить в избранное print
Дайджест

В замысле автора обложки — свет звезды, находящейся на расстоянии 700 световых лет от Земли, который отражается от жидких вершин облаков газового гиганта WASP-39b, богатого водой. В ноябре 2022 года астрономы, использующие JWST — гигантский космический телескоп НАСА, сообщили об обнаружении диоксида серы — источника смога — в небе над WASP-39b. Туманы могут скрывать атмосферу планеты, но воссоздание их в лаборатории поможет раскрыть ее секреты. — Lifting the veil: Astronomers conjure up the hazes that obscure alien worlds.

Новые публикации в Nature и Science снова радуют нас своим разнообразием. Из них вы узнаете о том, что общего у болезней мозга и микробиоты, как эволюционировали колибри, что особенного в новом подвиде «Омикрона», почему знания наших предков о сельском хозяйстве так важны и чем может помочь система CRISPR после инсульта. Желаем приятного чтения!

Экология

Ценные знания предков в вопросах сельского хозяйства

Долгое время наука пренебрегала традиционными знаниями местных о сельскохозяйственных культурах и о том, как их лучше всего выращивать. Александр Антонелли, директор по науке Королевского ботанического сада в Кью (Лондон), профессор биоразнообразия Гётеборгского университета (Швеция) и автор книги «Скрытая вселенная: приключения в биоразнообразии» считает, что эта тенденция должна измениться, если мир хочет обеспечить себе продовольственную безопасность в будущем.

«Я вырос в Кампинасе, городе на юго-востоке Бразилии. Яблоки, выращиваемые там из европейских сортов с 1960-х годов, были сладкими на вкус. Но если бы у меня был выбор, я бы всегда выбирал папайю, выращенную в нашем саду. Мой отец, который знал, что выращивание фруктовых деревьев умеренного пояса в тропической стране редко бывает успешным, вместо этого наполнил наш сад тропическими деревьями, в том числе двумя сортами папайи. Между тем, опираясь на знания своих коренных народов, моя мать выращивала всевозможные травы в горшках по всему дому, которые она использовала для лечения таких заболеваний, как диарея и несварение желудка.» — вспоминает он.

Во многих частях мира системы производства продовольствия, разработанные местными сообществами — от орошаемых культур до систем агролесоводства, — долгое время являлись доминирующими продовольственными системами, поддерживающими региональную экономику и питающими как сельские, так и городские районы. В течение последних трех десятилетий, в рамках различных подходов с участием академических и промышленных партнеров изучалось, как биоразнообразие в странах с низким и средним уровнем доходов может быть использовано в коммерческих целях для разработки новых сортов сельскохозяйственных культур, а также возможности справедливого распределения выгод. Тем не менее, по-прежнему существует огромный дисбаланс сил между богатыми странами с крупными корпорациями, ищущими продукты, и экономически и технологически бедными странами с богатыми биоразнообразием, эти продукты поставляющими. Сегодня производство продуктов питания является крупнейшим фактором утраты биоразнообразия и в значительной степени способствует изменению климата и загрязнению окружающей среды. Способы использования растений обществами по всему миру резко сократились за последние 500 лет. Это произошло в основном из-за усилий, направленных на максимизацию урожайности и прибыли, без особого внимания к коренным народам и мелким производителям, а также к знаниям, которыми они владеют. Еще никогда не было большей необходимости установить, как знания коренных народов и местных жителей могут способствовать созданию устойчивых продовольственных систем. В этой связи, Кью сотрудничает примерно с 400 организациями в более чем 100 странах для разработки экологических решений проблемы отсутствия продовольственной безопасности, утраты биоразнообразия и последствий изменения климата.

«По сути, необходимо изменить то, как ведется сельскохозяйственная наука — да и вообще вся наука. Предположения о том, что считается законным научным знанием, должны быть подвергнуты сомнению. Необходимо добиться более глубокого понимания информации, полученной в результате того, что люди выращивают определенные виды агрокультур на протяжении сотен или тысяч лет. А также важно лучше понять разнообразие потребностей стран и сообществ по всему миру.» — считает Антонелли. — Indigenous knowledge is key to sustainable food systems, «Биомолекула»: «Протеиновые инвестиции».

Подножный корм из насекомых

Животноводство занимает 70–80% сельскохозяйственных угодий в мире, но производит лишь ∼18% всех калорий и 25% всех белков, потребляемых человеком. Для выращивания соответствующих кормовых культур для скота используется 33% мировых пахотных земель. Очевидно, что угроза продовольственной безопасности может возникнуть в результате любого изменения климата, экстремальных погодных явлений, таких как длительные засухи и наводнения, текущих проблем с глобальными цепочками поставок и непредсказуемых геополитических конфликтов. В этой связи расширение масштабов традиционного сельского хозяйства и животноводства не является устойчивым решением, поскольку эти отрасли сами по себе являются движущей силой климатического кризиса. Изменение образа жизни в сторону вегетарианства и веганства способны помочь в обеспечении большей стабильности производства продуктов питания, однако глобальный спрос на мясо по-прежнему высок. Именно поэтому крайне важно рассмотреть более эффективные способы выращивания скота.

Неожиданным и очень эффективным решением являются насекомые. Выращивание насекомых в качестве корма для животных может выгодно дополнить уже существующие источники питания, которые в основном состоят из рыбной и соевой муки. Их использование может повысить устойчивость, поскольку насекомые могут превращать малоценные органические отходы (например, фрукты, овощи и даже навоз) в высококачественные корма. Ингредиенты насекомых также являются ценным источником питания для животных со многими возможными преимуществами для здоровья. — Insects as feed for livestock production, «Биомолекула»: «Культивируемое мясо — продукт завтрашнего дня».

Медицина

Новый год, новый вариант: насколько грозен правнук «Омикрона»

Пока ученые разбирались с алфавитным разнообразием вариантов SARS-CoV-2, циркулирующих по всему миру — BQ.1.1, CH.1.1 и BF.7 — одна линия, кажется, претендует подняться на вершину благодаря своеобразной новой мутации. Распространенность очередного подварианта «Омикрона» XBB.1.5 набирает обороты, однако пока не понятно, вызовет ли он очередной большой всплеск инфицирования и госпитализаций. В настоящее время подвариант XBB.1.5 составляет около 28% случаев заражения COVID-19 в США. И, по прогнозам Центров США по контролю и профилактике заболеваний (CDC) в Атланте, его распространенность будет расти во всем мире. На северо-востоке Соединенных Штатов он, похоже, быстро вытеснил «компанию» своих родичей, которые, как ожидалось, будут циркулировать этой зимой бок о бок друг с другом. «Он почти наверняка будет доминировать в мире. Я не могу найти ни одного конкурента сейчас. Все остальное несравнимо», — говорит Юньлун Цао, иммунолог из Пекинского университета, чья команда изучает свойства XBB.1.5 в лаборатории.

Ученые оговаривают, что влияние XBB.1.5 в Соединенных Штатах и за их пределами всё еще далеко не ясно. Этот вариант может и не вызвать большого всплеска заболеваемости во многих странах благодаря высокому коллективному иммунитету, созданному в результате воздействия более ранних волн COVID-19 и прививок, особенно в свете регулярных ревакцинаций. Однако даже в этом случае важно будет внимательно отслеживать динамику, ведь XBB.1.5 несет в себе редко встречающуюся мутацию, которая может усилить его заразность и создать возможность для дальнейшего эволюционного развития.

Подвариант является ответвлением варианта SARS-CoV-2 под названием XBB. Эта линия — рекомбинант двух потомков линии BA.2, пики которой начались в начале 2022 года; сам BA.2 является ответвлением «Омикрона». Спайковый белок XBB имеет набор мутаций, которые повышают его способность уклоняться от антител. Это и помогло XBB активно распространиться за последние несколько месяцев, особенно в Азии. Ученые заметили XBB.1.5 в конце 2022 года благодаря редко встречающейся аминокислотной замене, называемой F486P, в шиповидном белке. Эксперименты в лаборатории Цао показывают, что мутация улучшает способность варианта прикрепляться к человеческому рецептору ACE2, который SARS-CoV-2 использует для проникновения в клетки. Важно отметить, что мутация, по-видимому, не ослабляет способности XBB ускользать от антител. По словам Цао, XBB.1.5 гораздо более заразен, чем другие существующие варианты, благодаря своей мутации, поэтому в настоящее время эволюционное давление на линию невелико. Но по мере того, как будет формироваться глобальный иммунитет к подвариантам, XBB.1.5 также не будет стоять на месте. «Мы увидим много новых мутаций, которых никогда раньше не видели» — говорит исследователь. — Coronavirus variant XBB.1.5 rises in the United States — is it a global threat?, «Биомолекула»: SARS-CoV-2.

Октябрьский переполох: действительно ли колоноскопия спасает жизни

В октябре масштабное рандомизированное клиническое исследование в Европе представило свои первоначальные результаты, согласно которым колоноскопия как инструмент скрининга отнюдь не спасает столько жизней, сколько ожидалось. Исследователи были озадачены, ведь колоноскопия долгое время считалась настоящей историей успеха в скрининге рака. Джейсон Доминиц, врач Управления здравоохранения ветеранов в Сиэтле, штат Вашингтон, говорит: это было всё равно, что предположить, будто маммография только одной груди лучше, чем сканирование обеих. Это не имело смысла. Последовало безумие в СМИ, и заголовки были прямолинейными, заявляя, что колоноскопия может быть неэффективной или вообще не предотвращать смертельные случаи. Однако действительно ли это так? «Очень важно не просто читать заголовок», — говорит Доминиц, который является директором программы скрининга колоректального рака, проводимой Министерством по делам ветеранов США.

Колоректальный рак является третьей наиболее распространенной формой рака и второй ведущей причиной смерти от рака в мире после рака легких. В 2020 году он был диагностирован у 1,9 миллиона человек по всему миру, и 900 000 человек умерли от него. Показатели являются самыми высокими в странах с высоким уровнем дохода, но растут в странах с низким и средним уровнем дохода. Существует множество доказательств того, что раннее выявление болезни спасает жизни. По данным NCI, если колоректальный рак обнаруживается до того, как он может распространиться, 5-летняя выживаемость составляет около 91%, по сравнению с 15%, если рак дал метастазы. Есть признаки того, что программы скрининга изменили ситуацию, особенно в Соединенных Штатах. В 2000 году 38% взрослых американцев старше 50 лет проходили скрининг; к 2018 году эта цифра выросла до 66%. За этот период заболеваемость колоректальным раком снизилась, а смертность сократилась с 20 до 13 на 100 000 человек.

Колоноскопия долгое время была самой популярной формой скрининга колоректального рака в Соединенных Штатах. Однако ученые изо всех сил пытались сравнить эффективность колоноскопии с эффективностью менее инвазивных методов, таких как внешняя визуализация, методы взятия образцов кала или гибкая сигмоидоскопия, которая исследует только половину толстой кишки.

В октябре 2022 года Бретхауэр и его коллеги, имея данные наблюдения примерно за десять лет, опубликовали свои привлекающие внимание результаты, по-видимому, предполагающие, что колоноскопия принесла меньшую пользу, чем ожидалось. Риск развития рака среди тех, кто был приглашен на колоноскопию, снизился всего на 18%, а риск смерти не снизился. Но само исследование предлагало несколько слоев интерпретации, которые представляли колоноскопию в более благоприятном свете. В целом, только 42% людей в группе, которых пригласили на колоноскопию, действительно ее сделали. Анализ исследователей показал, что если бы уровень соблюдения был 100%, тест снизил бы риск рака на 31% и снизил бы риск смерти от колоректального рака на 50%.

Так или иначе, исследователи продолжают отслеживать существующие данные для уточнения рекомендаций, но специалисты говорят, что для колоректального рака любой вид скрининга лучше, чем ничего. До сих пор неясно, какой тест лучше, говорит Доминиц. Но анализы кала, сигмоидоскопия и колоноскопия эффективны до тех пор, пока люди их проводят. «Скрининг работает, — говорит он, — только если он сделан». — Colonoscopies save lives. Why did a trial suggest they might not?.

Эволюция

Успешный тандем клеща с иммунитетом хозяина

Клещи являются монофилетической группой высокоадаптированных питающихся кровью эктопаразитов, которые произошли от свободноживущих клещей-падальщиков почти 225 миллионов лет назад. В отличие от большинства географически ограниченных видов клещей, которые предпочитают одного позвоночного хозяина, Ixodes — род иксодовых клещей, единственный в подсемействе иксодин (Ixodinae), распространен повсеместно и может паразитировать на многих позвоночных и передавать различные патогены. Иксодовые клещи за свою многолетнюю жизнь проходят только три кормления, поглощая кровяную пищу, которая почти в 100 раз превышает их вес. Их характерные физиологические адаптации, вероятно, были сформированы благодаря ассоциациями с одновременно эволюционирующими позвоночными хозяевами. Молекулярная основа того, как клещи поддерживают свою сложную программу постэмбрионального развития, а также их векторную компетентность, остается неясной.

Многие членистоногие используют цитокиноподобные молекулы, такие как Unpaired (UPD), для активации передачи сигналов функционального сигнального каскада JAK-STAT, который вызывает сильные антибактериальные реакции, способные ограничивать распространение переносимых клещами патогенов. Любопытно, что у Ixodes scapularis, которые служат переносчиками болезни Лайма, отсутствуют идентифицируемые гомологи UPD. Вместо этого авторы обнаружили у I. scapularis рецептор Dome1, который активируется интерфероном-γ млекопитающих, попавшим в кровь клеща. Dome1 запускает путь JAK-STAT и не только повышает иммунитет клещей, но также имеет решающее значение для метаморфоза клещей и развития их органов. Таким образом, I. scapularis успешно использовали иммунную передачу сигналов хозяина-млекопитающего для своих целей. Авторы предполагают, что более подробное изучение этих механизмов взаимодействия может быть потенциально использовано в будущих стратегиях борьбы с эктопаразитами. — Dome1–JAK–STAT signaling between parasite and host integrates vector immunity and development, «Биомолекула»: «Клещевой энцефалит: крошечный укус — серьезные последствия», «LymeExpress — студенты в борьбе с клещевыми инфекциями».

Секрет эволюции колибри: потерять, чтобы выиграть

Потрясающие зависание колибри в воздухе — это не только удивительно красиво, но еще и невероятно энергозатратно. Хотя многое известно о физиологии этого движения, мало что известно о генетике, лежащей в основе эволюции этих птиц и появления этой способности.

Наша талантливая соотечественница — автор этой работы — с коллегами проанализировали геномы птиц для поиска ключевых изменений, облегчающих это высокоэнергетическое передвижение. Авторы осуществили сборку генома длиннохвостого колибри-отшельника и проверили гены, которые были инактивированы в линии предков колибри. Они обнаружили, что ген, кодирующий глюконеогенный мышечный фермент FBP2, был утрачен в процессе эволюционирования парящего полета. А нокаут этого гена в клеточных линиях птиц повышает регуляцию гликолиза и усиливает митохондриальное дыхание, что коррелирует с увеличением числа митохондрий, что приводит к более высокой энергоэффективности. Эти результаты иллюстрируют, как потеря гена может быть эволюционно выгодной, и позволяют предположить, что утрата FBP2, вероятно, была ключевым шагом в эволюции метаболических мышечных адаптаций, необходимых для удивительного парящего полета колибри. — Loss of a gluconeogenic muscle enzyme contributed to adaptive metabolic traits in hummingbirds.

Молекулярная биология

Без тормозов: как некоторые организмы переназначили стоп-кодоны

Известно, что в процессе трансляции соответствующие тРНК доставляют определенные аминокислоты к рибосомам в соответствии со стандартным генетическим кодом, а три кодона останавливают этот процесс и служат стоп-кодонами. Однако похоже, что кое-кто не согласен с таким порядком вещей: некоторые протисты пренебрегли этим фундаментальным принципом и переназначили свои стоп-кодоны, сделав их смысловыми.

В своей работе авторы проаналзировали внутрирамочные стоп-кодоны в 7259 предсказанных генах, кодирующих белки в геноме ранее не описанного трипаносоматида Blastocrithidia nonstop. Оказалось, что у этого вида внутрирамочные стоп-кодоны недостаточно представлены в высокоэкспрессируемых генах, и кодон UAA служит единственным стоп-кодоном. Авторы также сообщают об открытии необычного механизма, который противоречит общепринятому способу, с помощью которого происходит процесс декодирования мРНК. В то время как новые тРНК для глутамата, соответствующие UAG и UAA, эволюционировали, чтобы переназначить эти стоп-кодоны, переназначение UGA повлекло за собой укорочение антикодонового конца тРНК триптофана с 5 до 4 пар нуклеотидов (п.н.). Каноническая тРНК триптофана из 5 п.н. распознает UGG в соответствии с генетическим кодом, тогда как ее укороченный вариант из 4 п.н. также встраивает триптофан во внутрирамочный UGA.

Сымитировав этот эволюционный трюк и сконструировав оба варианта, найденных у B. nonstop, Trypanosoma brucei и Saccharomyces cerevisiae и экспрессируя их в последних двух видах, авторы зафиксировали значительно более высокое считывание для всех вариантов из 4 п.н. Кроме того, ген, кодирующий фактор терминации 1 у B. nonstop, приобрел мутацию, которая специфически ограничивает распознавание UGA, сильно усиливая его переназначение. Авторы отмечают, что аналогичная стратегия была принята инфузорией Condylostoma magnum. Таким образом, в работе описывается ранее неизвестный универсальный механизм переназначения стоп-кодонов, который, как оказалось, используется у некоторых неродственных эукариот. — Short tRNA anticodon stem and mutant eRF1 allow stop codon reassignment, «Биомолекула»: «Транспортная мРНК», «Трансляция: как и зачем ингибировать биосинтез белка в собственных клетках?».

Редактирование болезней сердца

После таких патологических состояний, как инфаркт и инсульт, часто может наблюдаться ишемически-реперфузионное повреждение тканей, возникающее вследствие кислородного голодания. Ключевым «игроком» в этом процессе является кальций-кальмодулин-зависимая протеинкиназа IIδ (CaMKIIδ). В своем исследовании авторы обнаружили, что модификация CaMKIIδ с помощью системы генетического редактирования CRISPR-Cas9 может быть очень успешной для защиты сердечной ткани от ишемически-реперфузионного повреждения. Современные подходы к редактированию ориентированы, в первую очередь, на относительно небольшие когорты пациентов со специфическими мутациями. Авторы же описывают кардиозащитную стратегию, потенциально применимую к широкому кругу пациентов с сердечными заболеваниями.

Они использовали базовое редактирование для удаления участков окислительной активации CaMKIIδ и показали на кардиомиоцитах, полученных из человеческих плюрипотентных стволовых клеток, что редактирование гена, кодирующего белок CaMKIIδ, для устранения чувствительных к окислению остатков метионина обеспечивает защиту от повреждения, вызванного ишемией/реперфузией (ИР). Более того, редактирование CaMKIIδ у мышей во время ИР позволяло сердцу быстро восстановить свою функцию после серьезного повреждения. Таким образом, редактирование гена, кодирующего белок CaMKIIδ, может представлять собой постоянную и передовую стратегию терапии сердечно-сосудистых заболеваний. — Ablation of CaMKIIδ oxidation by CRISPR-Cas9 base editing as a therapy for cardiac disease, «Биомолекула»: «CRISPR-эпопея и ее герои».

Биоинформатика

Картирование человеческих киназ

Процесс фосфорилирования белков — избирательное добавление фосфатных групп к белкам — является одной из наиболее распространенных посттрансляционных модификаций в биологии и регулирующим механизмом, который имеет фундаментальное значение для жизни. И наоборот, нарушение регуляции фосфорилирования связано с такими состояниями, как болезнь Альцгеймера, рак и диабет. Ферменты, катализирующие процесс фосфорилирования, называются киназами и являются основными лекарственными мишенями в лечении упомянутых заболеваний. Именно поэтому понимание их регуляторной роли может открыть новые терапевтические возможности.

Развитие способов идентификации и количественного определения данного процесса с помощью масс-спектрометрии привело к быстрому росту числа известных сайтов фосфорилирования в белках человека от всего лишь нескольких сотен на рубеже веков до более чем 100 000 на сегодняшний день. Так, благодаря достижениям в области фосфопротеомики, основанной на масс-спектрометрии, к настоящему времени идентифицировано 90 000 участков фосфорилирования серина и треонина, и несколько тысяч были связаны с заболеваниями человека. Однако до сих пор неизвестно, какая из более чем 300 серин/треониновых (Ser/Thr) киназ, закодированных в геноме человека, отвечает за подавляющее большинство событий фосфорилирования.

В своей статье авторы сделали важный шаг к решению этой проблемы, описав всеобъемлющий ресурс, определяющий потенциальные субстраты почти для всех представителей одного основного класса киназ человека. Вычислительный ресурс может идентифицировать кандидатные белки-мишени почти для всех представителей основного класса ферментов киназ у людей, что имеет значение для понимания передачи сигналов клетками в норме и при заболеваниях. Авторы использовали библиотеки синтетических пептидов для определения специфичности киназ 303 Ser/Thr, включающих более 84% тех, которые, по прогнозам, будут активны у людей. Авторы использовали набор данных для компьютерной аннотации и идентификации киназ, способных фосфорилировать каждый зарегистрированный сайт фосфорилирования в фосфопротеоме Ser/Thr человека. Когда этот подход был применен для изучения сигнального ответа тканей и клеточных линий на гормоны, факторы роста, целевые ингибиторы и экологические или генетические возмущения, обнаружилось неожиданное понимание сложности пути и компенсации. В целом, эти исследования раскрывают внутреннюю субстратную специфичность кинонома Ser/Thr человека, освещают клеточные сигнальные ответы и предоставляют ресурсы для понимания связи событий фосфорилирования с биологическими путями. — An atlas of substrate specificities for the human serine/threonine kinome.

Сборка белковых пазлов с помощью машинного обучения

Процесс рекомбинации может быть хорошей стратегией для создания естественного разнообразия белков при сохранении их функции, но он также вызывает проблемы, если исходные последовательности слишком непохожи и не могут правильно сочетаться друг с другом для образования функционального продукта. Именно поэтому дизайн структурно разнообразных ферментов ограничен дальнодействующими взаимодействиями, которые необходимы для последующего точного белкового фолдинга.

Авторы данной работы разработали стратегию машинного обучения (CADENZ) для создания фрагментов, которые комбинируются друг с другом с образованием разнообразных низкоэнергетических структур со стабильными каталитическими сочетаниями. Они применили CADENZ к эндоксиланазам и использовали профилирование белков на основе их активности для восстановления тысяч структурно разнообразных ферментов. Функциональные конструкции демонстрируют высокую предварительную организацию активного центра и более стабильную и компактную упаковку вне активного центра. Обучение CADENZ привело к 10-кратному увеличению числа попаданий и получению более 10 000 ферментов. Авторы полагают, что этот цикл «дизайн—тестирование—обучение», в принципе, может быть применен к любому модульному семейству белков и дает ценную информацию о стратегиях дизайна ферментов по всем направлениям. — Combinatorial assembly and design of enzymes, «Биомолекула»: «Проблема фолдинга белка».

Физиология

Механочувствительность и деформации суставов

Артрогрипоз — это состояние, характеризующееся ограничением подвижности суставов вследствие укорочения соединительной ткани, сухожилий и/или мышц. Это генетическое заболевание поражает 1 из 3000 новорожденных во всем мире. Дистальный артрогрипоз (ДА) представляет собой подтип артрогрипоза — редкое заболевание, которое преимущественно поражает суставы дистальных отделов конечностей, включая запястья, кисти, лодыжки и стопы и вызывает контрактуры, вследствие чего конечность не может полностью согнуться или разогнуться.

Первоначально с ДА связывали мутации в генах, кодирующих белки сократительного аппарата скелетных мышц. Однако недавно было показано, что мутации в генах с важными функциями за пределами скелетных мышц также вызывают ДА. Один такой случай и был проанализирован в данной работе со страниц Science, в которой с использованием мышиной модели было показано, что чрезмерная активность PIEZO2, соматосенсорного механосенсорного ионного канала в сенсорных нейронах, также может вызывать ДА. Сверхактивный PIEZO2 вызывает анатомические дефекты из-за повышенной активности периферической нервной системы во время постнатального развития. При этом ботулинический токсин (ботокс) и диетическая жирная кислота, обычно встречающаяся в рыбе, модулируют активность PIEZO2 и уменьшают дефекты суставов. Это раскрывает роль соматосенсорных нейронов: чрезмерная механочувствительность в этих нейронах нарушает развитие скелетно-мышечной системы. — Excessive mechanotransduction in sensory neurons causes joint contractures, «Биомолекула»: «Наши повседневные привычки и здоровье суставов».

Как микробиота влияет на нейродеградацию

Известно, что накопление определенных форм тау-белка в головном мозге связано с потерей нервных клеток, воспалением и снижением когнитивных функций при болезни Альцгеймера и некоторых других нейродегенеративных заболеваниях. Аполипопротеин-Е (АРОЕ) — сильнейший генетический фактор риска болезни Альцгеймера, регулирует воспаление головного мозга и тау-опосредованное повреждение головного мозга. Однако выяснилось, что кишечная микробиота также регулирует воспаление головного мозга. Тем не менее, то, как именно кишечные микробы взаимодействуют с APOE и тау-белками, остается неясным. Недавние исследования показали, что изоформы APOE, которые сильно влияют на риск болезни Альцгеймера и регулируют тау-опосредованную нейродегенерацию, по-разному влияют на микробиоту кишечника. Поэтому важны дальнейшие исследования, чтобы охарактеризовать вклад микробиоты кишечника в таупатию и нейродегенерацию.

Используя в своей работе мышиную модель тау-опосредованного повреждения головного мозга, авторы обнаружили, что манипуляции с микробиотой кишечника приводят к значительному снижению воспаления, тау-патологии и повреждения головного мозга. Мышиная модель — трансгенные мыши, экспрессирующие изоформы APOE человека (ApoE3 и ApoE4), подверглись манипуляциям с кишечной микробиотой с использованием двух подходов: (1) выращивания в стерильной среде и (2) краткосрочного лечения антибиотиками в раннем возрасте. Морфология астроцитов и микроглий, а также транскриптомный анализ показали, что манипуляции с микробиотой кишечника приводят глиальные клетки в более гомеостатическое состояние. А результаты анализа микробиома и метаболитов позволяют предположить, что продуцируемые микроорганизмами короткоцепочечные жирные кислоты являются медиаторами оси нейровоспаление—нейродегенерация. Авторы демонстрируют, что кишечные бактерии играют причинную роль в тау-опосредованной нейродегенерации посредством модуляции воспаления на периферии и в центральной нервной системе. Причем это нейровоспаление возникало как в зависимости от изоформы АРОЕ, так и в зависимости от пола. Эти данные, несомненно, раскрывают механистические и трансляционно значимые взаимосвязи между микробиотой, иммунным ответом и тау-опосредованной нейродегенерацией. — ApoE isoform– and microbiota-dependent progression of neurodegeneration in a mouse model of tauopathy, «Биомолекула»: «Зоопарк в моем животе», «Болезнь Альцгеймера: ген, от которого я без ума».

Комментарии