Nature #523(7560) + онлайны: клетки-спидометры, генетические маркеры депрессии и руководство по выращиванию ученых

• Биоинженерия. Органы на чипах становятся популярными у разработчиков лекарств: Johnson & Johnson использовала модели сосудов, чтобы изучать образование тромбов, а Roche — модели печени, чтобы проверить, что экспериментальное лекарство не вызывает злокачественного перерождения клеток этого органа. — ‘Organs-on-chips’ go mainstream. См. также: «Органы из лаборатории».
• Генетика, нейробиология. Наконец-то нашлись генетические маркеры, связанные с большим депрессивным расстройством. Оба маркера — это единичные замены нуклеотидов, одна из них — в гене SIRT1, необходимом для окисления жирных кислот в митохондриях, а другая — в гене фермента с загадочной пока функцией. Осталось понять, как эти генетические особенности могут быть связаны с развитием тяжелых форм депрессии. — First robust genetic links to depression emerge, Associations with depression, Sparse whole-genome sequencing identifies two loci for major depressive disorder.
• Образование. Спецвыпуск Nature рассказывает о том, как выращивать ученых. Отдельные статьи посвящены развитию маленьких детей, курсам для школьников и студентов и даже тренингам для матерых заведующих лабораториями. Потому что, прежде чем выращивать ученых из других, нужно и о себе подумать. — The scientist of the future, Building the 21^st century scientist.
• Иммунология, рак. Процессы злокачественного перерождения происходят в наших клетках регулярно, но, к счастью, обычно наша иммунная система подавляет развитие рака в зародыше. А начать сдавать она может из-за активации стрессового ответа и, в частности, фактора XBP1 в дендритных клетках. Такие дендритные клетки хуже активируют антиопухолевую активность иммунной системы. — Cancer: A dendritic-cell brake on antitumour immunity.
• Молекулярка, рак. Мутации в гене белка p53 мешают ему работать, как супрессору рака. Но, что интересно, из-за некоторых мутаций p53 не просто перестает мешать развитию опухоли, но, наоборот, начинает помогать ее росту и распространению. Чтобы стабилизировать такие мутантные варианты p53, опухолевые клетки подключают белки-шапероны HSP90. Оказывается, подавление работы этих шаперонов продлевает жизнь больным лимфомой мышам. — Improving survival by exploiting tumour dependence on stabilized mutant p53 for treatment.
• Структурка. Структурка убиквитин-лигазы PARKIN, необходимой для отправки поврежденных митохондрий на переработку. Интересно, что у самого этого фермента есть убиквитин-подобный домен, через который его работу регулирует другой фермент. — Mechanism of phospho-ubiquitin-induced PARKIN activation.
• Генетика, рак. Секвенирование сотен образцов, полученных от пациентов с мелкоклеточным раком легких, показало: почти все опухоли этого типа тем или иным способом отключали гены-супрессоры опухолей TP53 и RB1. Иногда гены отключались за счет сложных хромосомных перестроек и даже хромострипсиса (перетасовки тысяч фрагментов хромосомы; см. Хромотрипсис: разобрать и собрать хромосому). — Comprehensive genomic profiles of small cell lung cancer.
• Фотосинтез. Диатомовым водорослям наша планета обязана чуть ли не половиной продукции питательных веществ. Чтобы эффективно строить углеводы из молекул углекислого газа, в клетках важно поддерживать правильный баланс молекул ATP и NADPH. Для этого между хлоропластами и митохондриями активно идет обмен молекул, использующихся в качестве энергетической валюты. — Energetic coupling between plastids and mitochondria drives CO₂ assimilation in diatoms.
• Молекулярка, рак. Для развития аденокарциномы поджелудочной железы важен процесс аутофагии — когда клетка, ставшая раковой, поедает те части, без которых теперь может обойтись. Ученые выяснили, что аутофагия у клеток этого рака — часть более сложной программы по регуляции жизни внутренних мембран. — Transcriptional control of autophagy—lysosome function drives pancreatic cancer metabolism. См. также: Аутофагия, протофагия и остальные.
• Молекулярка. Казалось бы, если в гене есть мутация, из-за которой не образуется рабочего белка, ее проявление должно быть таким же, как если бы этот ген был полностью отключен. Оказывается, это не обязательно так. Некоторые мутации могут включать механизмы компенсации, когда, чтобы смягчить эффект от поломки определенного гена, начинают активнее работать другие гены, которые могут частично его заменить. Благодаря такой компенсации носители мутаций могут легче переносить отключение несущего эту мутацию гена гена, чем особи с «дикими» аллелями, у которых механизмы компенсации не работают. — Genetic compensation induced by deleterious mutations but not gene knockdowns.
• Клеточная биология. Нашелся новый механизм согласования расхождения хромосом с делением клетки. Сидящая в местах прикрепления микротрубочек к хромосомам фосфатаза PP1 путешествует с хромосомами к полюсам клетки, а там способствует расслаблению актин-миозиновых комплексов. Затем эти комплексы в районе экватора клетки сокращаются, и она делится на две части. — Kinetochore-localized PP1—Sds22 couples chromosome segregation to polar relaxation.
• Медицина, молекулярка. После тяжелых черепно-мозговых травм в мозге могут накапливаться и распространяться бляшки из тау-белка — такие же, как при болезни Альцгеймера. Из-за этого страдает не только травмированная часть мозга, а весь он целиком. Защититься от таких тяжелых последствий травм можно с помощью антител к цис-форме тау-белка, склонной образовывать бляшки. — Antibody against early driver of neurodegeneration cis P-tau blocks brain injury and tauopathy.
• Структурка. Структурка транспортера глюкозы GLU3 помогает понять, как этот белок узнает свой лиганд и транспортирует его в клетку. — Molecular basis of ligand recognition and transport by glucose transporters.
• Паразитология. Одноклеточные Cryptosporidium вызывают диарею, которая, между прочим, ответственна за каждую десятую из детских смертей. Cryptosporidium плохо исследован из-за сложностей с культивированием и генетическими модификациями (у этих организмов нет репарации с негомологичным соединением концов ДНК, из-за чего их сложно стабильно модифицировать). Но исследователи решили обе эти проблемы, разработав системы культивирования паразитов в клеточных культурах и мышах, а также применив CRISPR для их генетической модификации. — Parasitology: CRISPR for Cryptosporidium, Genetic modification of the diarrhoeal pathogen Cryptosporidium parvum. См. также: Иммуностимулирующие филаментные бактерии: наконец-то они приручены!
• Генетика. Оказывается, мутации у гетерозигот возникают в 3,5 раза чаще, чем у гомозигот, причем значительно чаще у сайтов гетерозиготности, чем если бы распределение мутаций было случайным. — Genetics: Feedforward loop for diversity, Parent—progeny sequencing indicates higher mutation rates in heterozygotes.
• Нейробиология. В энторинальной коре — там же, где раньше были найдены клетки решетки, отвечающие за нашу систему пространственных координат, — обнаружились еще и клетки-спидометры, частота сигналов которых пропорциональна скорости, с которой движется животное. — Speed cells in the medial entorhinal cortex.
• Медицина, молекулярка. ДНК митохондрий небольшая, но важная — из-за ее поломок могут возникать тяжелые болезни, например, синдром Лея. Ученым удалось оздоровить клетки таких пациентов, превратив их в стволовые, и предоставив им делиться. Из таких клеток можно отобрать те, в митохондриях которых по случайности оказались только нормальные варианты ДНК. Метаболизм у таких клеток был нормальным, в отличие от исходных клеток, которые потребляли меньше кислорода и производили меньше АТФ. — Metabolic rescue in pluripotent cells from patients with mtDNA disease.

Science #349(6245) + онлайны: исследование структуры наночастиц, неэффективные медведи и искусственный интеллект

• Технология. Спецвыпуск Science посвящен развитию искусственного интеллекта: машинному обучению, успехам компьютеров в понимании текстов, а также сравнению вычислительных принципов, которые применяются мозгом и машинами. — Rise of the Machines, The synthetic therapist, Fears of an AI pioneer, Data, privacy, and the greater good, Machine learning: Trends, perspectives, and prospects, Advances in natural language processing, Economic reasoning and artificial intelligence, Computational rationality: A converging paradigm for intelligence in brains, minds, and machines.
• Наука и общество. Science пишет, что законы об иностранных агентах и нежелательных организациях угрожают развитию науки в России. — Russia targets Western ties.
• Химия, методика. Наночастицы, выращенные в растворах, называются коллоидными. Их можно использовать для самых разных задач, например, делать из них биосенсоры. В этом номере Science рассказывается о новом методе, с помощью которого можно узнать точные трехмерные структуры наночастиц, плавающих в растворе. — Tracking the merry dance of nanoparticles, 3D structure of individual nanocrystals in solution by electron microscopy.
• Иммунология. Исследованы причины хронического воспаления, развивающегося при атеросклерозе. Оно начинается с реакции нейтрофилов на кристаллы холестерина, а нейтрофилы, в свою очередь, активируют макрофаги. — Neutrophil-macrophage communication in inflammation and atherosclerosis, Neutrophil extracellular traps license macrophages for cytokine production in atherosclerosis.
• Метаболизм. Не все животные такие эффективные, как энергосберегающие панды (см. предыдущий выпуск Science). Ученые вживили полярным медведям датчики, которые сообщали о передвижениях и о температуре тела животных, чтобы узнать, как они переживают голодные летние периоды. В это время тают льды и резко сокращается территория, на которой медведь может искать пищу. Вопреки ожиданиям, медведи не впадают в это время в спячку, а просто страдают от голода. Неэффективно как-то. — Summer declines in activity and body temperature offer polar bears limited energy savings.
• Экология. Экологи мечтают научиться предсказывать биоразнообразие, возможное в определенных условиях среды. Для растений они предложили модель зависимости биоразнообразия от продуктивности сообщества — кривую с максимумом посередине. То есть, наибольшее разнообразие растений возможно в сообществах со средней продуктивностью. Чтобы доказать, что модель работает, ученые поездили по миру и собрали данные для многих растительных сообществ. — Worldwide evidence of a unimodal relationship between productivity and plant species richness.
• Физиология растений. Почва чрезвычайно богата микроорганизмами, но растения позволяют переселяться на свои корни только определенным, полезным видам. Процесс отбора бактериальных квартирантов регулируется салициловой кислотой, которая служит растительным гормоном. — Salicylic acid modulates colonization of the root microbiome by specific bacterial taxa. См. также: Как зарождается жизнь, или Что происходит в семени.
• Иммунология. B-клетки, производящие антитела, активно делятся, а гены этих антител часто мутируют, чтобы набрать большой антительный репертуар. Потом Т-клетки отбирают те B-клетки, которые производят подходящие антитела — эффективные и не реагирующие на собственные молекулы организма, а только на чужие. Теперь выяснилось, что T-клетки еще и регулируют скорость деления B-клеток. — T cell help controls the speed of the cell cycle in germinal center B cells.