Молекулярная биология

Энхансер шестипалости

Энхансеры — небольшие участки ДНК, которые после связывания с ними факторов транскрипции стимулируют транскрипцию генов. Энхансер ZRS — наиболее изученный энхансер позвоночных. Он регулирует экспрессию Shh (Sonic Hedgehog) в развивающихся конечностях. Генетические изменения, затрагивающие энхансеры, могут приводить к энхансеропатиям. У человека 31 снип в пределах ZRS связан с полидактилией. Как энхансер ZRS кодирует тканеспецифическую активность и с помощью каких механизмов снипы изменяют количество пальцев, изучено недостаточно. Американские исследователи показали, что внутри ZRS есть сайты ETS с низкой аффинностью (сродством). Они обнаружили также, что функциональный сайт ETS-A обладает чрезвычайно низкой аффинностью. В биохимии сродством (аффинностью связывания) называется мера тенденции молекул к связыванию с другими молекулами. Ученые показали, что увеличение аффинности (из-за оптимизирующих аффинность снипов) приводит к более серьезным последствиям, касающихся полидактилии. Распространенность сайтов связывания с неоптимальным сродством в энхансерах создает уязвимость в геномах, при которой снипы, даже незначительно оптимизирующие сродство, могут быть патогенными. Поиск в геномах снипов, оптимизирующих аффинность, способен помочь при выявлении причин, лежащих в основе некоторых энхансеропатий. — Affinity-optimizing enhancer variants disrupt development, «Биомолекула»: «Медицина и эпигеном».

Альтернативный сплайсинг и формирование синапсов

Сборка и спецификация синапсов в мозге изучены недостаточно. Латрофилин-3 (Lphn3) — постсинаптический адгезионный рецептор, сопряженный с G-белком. Он опосредует формирование синапсов в гиппокампе. Исследователи из США подробно изучили, как именно Lphn3 влияет на формирование синапсов и какую роль в этом играет альтернативный сплайсинг. — Alternative splicing of latrophilin-3 controls synapse formation, «Биомолекула»: «Альтернативная „сварка“ мРНК: как из одного гена получается несколько белков», «Аллостерические регуляторы GPCR: ключи от всех замков».

Биохимия

Rest In Peace — биспецифические антитела найдут как свободные, так и помеченные убиквитином провоспалительные киназы RIP1 и RIP2

В природе чаще всего встречаются моноспецифические антитела, то есть такие, которые распознают только одну мишень. В исключительных случаях попадаются и биспецифические тела с двумя мишенями, но обычно такие антитела — синтетические. Так, недавно ученые создали биспецифические антитела, которые специфически определяли провоспалительные киназы RIP1 и RIP2 как без убиквитиновых меток (субстраты убиквитинлигаз), так и их убиквитинирование формы. Убиквитин — маркер деградации выполнивших свою функцию или неисправных белков. Также убиквитинирование белков некоторых сигнальных путей регулирует их активность. Биспецифические антитела выявили увеличение убиквитинирования RIP2 в образцах от пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника. Такие биспецифические антитела можно использовать для характеристики активности сигнальных путей в диагностике подобных заболеваний. — Simultaneous substrate and ubiquitin modification recognition by bispecific antibodies enables detection of ubiquitinated RIP1 and RIP2, «Биомолекула»: «Биспецифические антитела, их мишени и перспективы применения в современной медицине», «Вездесущий убиквитин».

Иммунология

Тучные клетки и фибробласты восстанавливают тимус

Тимус (вилочковая железа) — важный орган, ответственный за дифференцировку T-лимфоцитов. Он наиболее выражен и активен в молодом возрасте, но с возрастом претерпевает инволюцию: масса лимфоидной ткани уменьшается, происходит ее замена жировой тканью, из тимуса выходят необученные наивные T-лимфоциты. Но эта инволюция, оказывается, обратима. Молекулярные механизмы регенерации тимуса пока еще неизвестны, но в этом направлении уже намечается прогресс. Так, исследователи изучили роль гемопоэтических клеток тимуса, включая T-клетки, в регенерации этого органа у мышей. Они выявили, что обитающие в тимусе лимфоидные клетки врожденного иммунитета ILC2 играют ключевую роль в этом процессе. Тучные клетки и фибробласты реагируют на повреждение тимуса и выделяют интерлейкины IL-25 и IL-33, соответственно. Помимо этого, амфирегулин и интерлейкин IL-13 стимулируют дифференцировку эпителиальных клеток тимуса. — Tuft cells and fibroblasts promote thymus regeneration through ILC2-mediated type 2 immune response, «Биомолекула»: «Тимоцитов ведут в зоопарк. Что такое эктопическая экспрессия и как она защищает нас от аутоиммунитета».

HLA и HIV

Человеческие лейкоцитарные антигены (HLA, Human Leukocyte Antigens) — группа антигенов гистосовместимости у людей. Они связывают и представляют широкий спектр антигенных пептидов Т-лимфоцитам, тем самым вызывая иммунный ответ. Молекулы HLA материнского и отцовского происхождения могут очень сходным образом связываться с радикально разными наборами пептидов. Исследователи из США разработали метод, позволяющий оценить разницу в типах пептидов, связанных между парами вариантов HLA, которую они назвали «функциональной дивергенцией». Предполагается, что у людей с высокой функциональной дивергенцией презентуется более широкий спектр пептидов и вызываются более сильные иммунные ответы по сравнению с людьми с низкой функциональной дивергенцией. Соответственно, у ВИЧ-инфицированных людей с наибольшим функциональным расхождением заболевание развивается менее тяжело по сравнению с лицами с наименьшим функциональным расхождением. Аналогичный эффект можно наблюдать и при других заболеваниях, в которых HLA играет центральную роль. — Impact of HLA class I functional divergence on HIV control, «Биомолекула»: «СПИД: как ВИЧ разрушает нашу иммунную систему».

Онкология

Остеоциты против метастазов

Метастазы часто возникают в костях. Опухолевые клетки колонизируют и разрушают матрикс костей, состоящий по большей части из остеоцитов. До сих пор непонятна роль этих клеток в развитии вторичных опухолей в костях. Недавно исследователи выяснили, что остеоциты транспортируют митохондрии в метастатические опухолевые клетки и вызывают сигнальный путь cGAS/STING, ведущий к противоопухолевому ответу. Блокирование переноса митохондрий, например, путем инактивации митохондриальной Rho ГТФазы 1 (Rhot1) или митофузина 2 (Mfn2) в остеоцитах, приводит к прогрессированию метастатической опухоли. В будущем эти данные могут быть использованы для разработки терапий против метастазов в костной ткани. — Osteocyte mitochondria inhibit tumor development via STING-dependent antitumor immunity, «Биомолекула»: «Метастазирование злокачественных опухолей: враг, который всегда впереди», «Почему прячут ДНК от Стинга?».

SARS-CoV-2

Длительный COVID влияет на кровь

Некоторые люди могут испытывать стойкие, изнуряющие симптомы в течение многих месяцев после первого заражения SARS-CoV-2. Однако факторы, лежащие в основе этих проблем со здоровьем, называемых «затяжным ковидом» (Long COVID), изучены недостаточно. Сравнивая кровь пациентов с подтвержденной инфекцией SARS-CoV-2 с кровью неинфицированных людей, швейцарские исследователи обнаружили, что у пациентов с длительным ковидом наблюдаются изменения белков плазмы крови, указывающие на активацию каскада комплемента иммунной системы, изменения свертываемости крови и повреждения тканей. На клеточном уровне длительный ковид был связан с агрегатами из моноцитов и тромбоцитов. Полученные результаты дают возможность найти потенциальные биомаркеры для диагностики и определить направления лечения. — Persistent complement dysregulation with signs of thromboinflammation in active Long Covid, «Биомолекула»: «Новые ущербы от инфекции SARS-CoV-2 за пределами дыхательной системы».

Мягкая робототехника

Робот-плющ

Мягкая робототехника специализируется на создании роботов из мягких материалов, подобных тканям живых организмов. Инженеры изучают способы движения и адаптации к окружающей среде у живых организмов и используют их при конструировании мягких роботов. Саморастущие роботы (self-growing robots) — новое решение в области мягкой робототехники. Итальянские ученые разработали автономно растущего робота, копирующего поведенческие стратегии лазающих растений. Робот имитирует верхушечный побег таких растений и координирует свой рост в труднодоступных средах с помощью встроенного сенсорного механизма. Ориентация роста робота, похожая на тропизмы растений, диктуется внешними стимулами: гравитацией и освещением. Они учитываются в рамках метода векторного поля для реализации предпочтительного адаптивного поведения для данной среды и задачи, например, рост в направлении света и/или против силы тяжести. Робот адаптирует параметры печати материала для создания легкой конструкции и обеспечения быстрого роста, чтобы обвиться вокруг опор или более жесткой конструкции, тем самым обеспечивая самоподдержку и преодоление зазоров. Такие роботы-имитаторы перспективны для применения в исследовании, мониторинге и взаимодействии с неструктурированной средой или в автономном строительстве сложных конструкций. — A growing soft robot with climbing plant–inspired adaptive behaviors for navigation in unstructured environments, «Биомолекула»: «Ауксин — великий мотиватор».

Биогеография

Растения и люди

Растения поддерживают жизнь человека. Они служат основой для пропитания и жизнеобеспечения людей. Хотя некоторые из этих видов растений стали повсеместными, другие являются эндемиками определенных мест, где они имеют специфическое культурное применение. Понимание географических закономерностей разнообразия видов, используемых людьми, необходимо для устойчивого управления растительными ресурсами. Исследователи изучили глобальное распределение 35 687 используемых видов растений, охватывающих 10 категорий использования (пища, лекарство, материал и пр.). Они смотрели, где встречаются растения, используемые людьми, и как их очаги разнообразия и эндемизма совпадают с более широким спектром разнообразия растений и расположением охраняемых территорий. Ученые обнаружили, что разнообразие используемых видов коррелирует с общим разнообразием растений, что позволяет предположить: приоритетное сохранение очагов биоразнообразия может защитить многие из этих видов. Однако существующие охраняемые территории недостаточны для сохранения этих видов и связанного с ними биокультурного разнообразия. — The global distribution of plants used by humans.