Nature #547 (7664) + онлайны: два вида гетерохроматина, логические схемы из РНК и способ заставить сетчатку регенерировать

• Структурка. Получать структуры гибких молекул особенно сложно. В новой работе описывается, как комбинация вычислительных методов, синтеза разных стереомеров и ядерного магнитного резонанса помогла узнать структуры гибких молекул антибиотика бауломицина. — Synergy of synthesis, computation and NMR reveals correct baulamycin structures.
• Молекулярка. Получив метилтранферазу, способную ставить на хроматине только метки H3K9me2, но не H3K9me3, американские исследователи смогли выделить два состояния гетерохроматина, различающиеся частотой этих меток. В гетерохроматиновых доменах, богатых метками H3K9me2, идет транскрипция, но транскрипты уничтожаются за счет РНК-интерференции, а в доменах, богатых H3K9me3, транскрипция заблокирована. Два типа гетерохроматиновых доменов отличаются наборами белков, считывающих эпигенетические метки, а также отличаются по своей устойчивости — поддержание H3K9me3, в отличие от H3K9me2, не зависит от интерференции. — Unique roles for histone H3K9me states in RNAi and heritable silencing of transcription.
• Структурка. Исследовав методом крио-электронной микроскопии структуру рецептора AMPA в свободном состоянии, а также в комплексах с антагонистами и агонистами, американские исследователи смогли восстановить, как открывается канал рецептора, когда он получает сигнал. — Channel opening and gating mechanism in AMPA-subtype glutamate receptors.
• Молекулярка. У многих растений обнаружены гены, сходные с генами рецепторов глутамата животных (GLR). Некоторым растениям гены этой группы необходимы для защиты от патогенов, для размножения, для регуляции просвета устьиц или для реакции на свет. У мхов Physcomitrella patens без активности генов GLR сперматозоиды теряют способность добираться до женских репродуктивных органов. Кроме того, работа генов GLR требуется Physcomitrella patens для индукции экспрессии транскрипционного фактора, без которого невозможно нормальное развитие зиготы. У Physcomitrella patens гены, сходные с рецепторами глутамата, кодируют кальциевые каналы. Так что эти гены у мхов не только по структуре, но и по функциям напоминают белки нервной системы животных. — Glutamate receptor-like channels are essential for chemotaxis and reproduction in mosses.
• Клеточная биология. Циклическая ГМФ-АМФ синтетаза (cGAS) — сенсор двуцепочечной ДНК. Это цитоплазматический фермент, и в норме он не сталкивается с ДНК, если только в клетке не начинаются патологические процессы. Ученым удалось увидеть сразу на нескольких примерах — мышиной модели аутовоспаления, на человеческих раковых клетках и на клетках с искусственными повреждениями ДНК, как происходит встреча cGAS с ДНК. Во всех этих случаях происходили нарушения митоза, и часть хроматина оказывалась изолированной в пузырьках, образовавшихся из фрагментов ядерной мембраны. Такие пузырьки легче рвутся, и двуцепочечная ДНК попадает в цитоплазму. — cGAS surveillance of micronuclei links genome instability to innate immunity.
• Молекулярка. Одни и те же транскрипционные факторы могут запускать разные программы развития — например, благодаря тому, что находятся в разных комплексах или несут различные метки. Применяя метод FRET для наблюдения за тремя транскрипционными факторами в корнях Arabidopsis, ученые из Германии и Нидерландов увидели специфическое образование комплексов, зависящее от типа клеток. — In vivo FRET—FLIM reveals cell-type-specific protein interactions in Arabidopsis roots.
• Клеточная биология. Факторы Mek1/2 и Gsk3β применяют, чтобы поддерживать плюрипотентность эмбриональных стволовых клеток мышей в культуре. Однако, как показала новая работа, такое воздействие приводит к потере метилирования по всему геному клеток. Из-за этого, пожив какое-то время в культуре, эти клетки теряют способность давать нормальные эмбрионы. Японские ученые разработали методику, которая позволяет некоторое время поддерживать метилирование в культуре мышиных эмбриональных стволовых клеток, но и этот техника не позволяет сохранять разметку генома культивируемых клеток стабильной. — Stem cells: The cost of perpetual youth, Prolonged Mek1/2 suppression impairs the developmental potential of embryonic stem cells, Derivation of ground-state female ES cells maintaining gamete-derived DNA methylation.
• Клеточная биология. Мюллеровские клетки — глиальные клетки сетчатки у костистых рыб — в случае повреждения сетчатки могут давать начало новым нейронам. После повреждения сетчатки в мюллеровских клетках рыбок Danio rerio резко растет содержание фактора Ascl1, необходимого для регенерации. Чтобы научить млекопитающих регенерации сетчатки, исследователи экспрессировали Ascl1 в мюллеровских клетках мышей. Это работало, но только на очень молодых животных, а мыши старше 16 дней теряли способность к регенерации сетчатки, несмотря на гиперэкспрессию Ascl1. Американские ученые предположили, что с возрастом Ascl1 перестает помогать мышам из-за эпигенетических модификаций. Действительно, оказалось, что и взрослые мыши с экспрессией Ascl1 в мюллеровских клетках сохраняют способность к регенерации сетчатки, если давать им ингибиторы деацетилаз гистонов. — Stimulation of functional neuronal regeneration from Müller glia in adult mice.
• Клеточная биология, старение. Когда мышь начинает стареть, в ее гипоталамусе падает число клеток, экспрессирующих факторы Sox2 и Bmi1. А если имплантировать мышам среднего возраста клетки этой группы, несущие модификации, помогающие им выживать при воспалении, можно отложить старение животных и продлить им жизнь. По меньшей мере частично благоприятное влияние имплантированных клеток объяснялось выделяемыми ими экзосомами, и одно только введение таких экзосом замедляло старение. — Hypothalamic stem cells control ageing speed partly through exosomal miRNAs. См. также: Экзосома — механизм координации и взаимопомощи клеток организма.
• Экология. До сих пор у экологов были сложности с созданием моделей, описывающих устойчивое существование сложных сообществ. Новая работа показала, что все в порядке, и устойчивые многовидовые сообщества могут существовать, если учитывать сложные влияния видов друг на друга, когда присутствие одного вида сказывается на взаимодействии других. — Ecology: Contests between species aid biodiversity, Higher-order interactions stabilize dynamics in competitive network models.
• Биоинженерия. Американские исследователи разработали РНК-модули для создания логических схем в живых организмах. Простейший пример такой схемы — A1 AND A2 — дает ответ, когда проявляются одновременно два входных сигнала, обозначенных A1 и A2. С помощью таких РНК-модулей ученым удалось создавать схемы, содержащие до 12 входов. — Complex cellular logic computation using ribocomputing devices.
• Биоинформатика. Чаще всего вариации человеческого генома ищут, выравнивая короткие риды на собранные референсы. Однако при этом труднее найти варианты в сложных частях генома. Чтобы найти больше таких вариантов, ученые из Дании собрали 150 человеческих геномов de novo, используя mate-pair библиотеки коротких ридов, в которых расстояние между ридами пары составляло 20 тысяч нуклеотидов. — Sequencing and de novo assembly of 150 genomes from Denmark as a population reference.

Science #357 (6349) + онлайны: хроматиновые фибриллы in vivo, самоубийственная секреция лизоцима и нейробиологические основы ловкости рук

• Молекулярка. Достоверно известно, что ДНК в живых клетках намотана на нуклеосомы. In vitro намотанная на нуклеосомы нить образует и фибриллы более высоких порядков, но их существования в живых клетках никто аккуратно не показал. Чтобы исследовать этот вопрос, американские исследователи разработали новый метод визуализации конформации хроматина, запускающий отложение полимеров диаминобензидина на поверхности фибрил, благодаря которым можно увидеть подробности их укладки с помощью электронной микроскопии. Ни в интерфазных, ни в митотических клетках ученым не удалось увидеть фибрилл толще 24 нанометров, да и те имели беспорядочную структуру. — The genome—seeing it clearly now, ChromEMT: Visualizing 3D chromatin structure and compaction in interphase and mitotic cells.
• Молекулярка. В новом выпуске Science вышел обзор, посвященный кинуренам — продуктам метаболизма триптофана. Молекулы этой группы влияют на удивительно широкий спектр функций организма — например, ослабляют активность иммунной системы, влияют на чувствительность к инсулину и на подверженность депрессии. — Kynurenines: Tryptophan’s metabolites in exercise, inflammation, and mental health.
• Нейробиология. Обезьяна пользуется передними конечностями лучше мыши, потому что у нее есть кортикоспинальные связи. Забавно, что у мышей таких связей нет не потому, что мыши менее изобретательны, а потому, что эти связи у них исчезают вскоре после рождения. Если помешать разрушению кортикоспинальных связей в младенчестве мыши, она будет лучше уметь пользоваться передними конечностями, чем обычная мышь. — Control of species-dependent cortico-motoneuronal connections underlying manual dexterity.
• Молекулярка. Комплекс RQC необходим, чтобы направлять на деградацию белки, синтез которых по ошибке оборвался. RQC навешивает к С-концу такого белка остаток аланина и остаток треонина. Новая работа показала, как эти два аминокислотных остатка помогают уничтожению белков. Оказалось, что они не служат сигналами деградации, а нужны для того, чтобы повысить шансы, что из рибосомного туннеля появятся остатки лизина. А лизины нужны убиквитин-лигазе, чтобы присоединить к недосинтеированному белку убиквитиновую метку, которая и направляет молекулу на уничтожение. — CAT-tailing as a fail-safe mechanism for efficient degradation of stalled nascent polypeptides.
• Клеточная биология, иммунология. Клетки Панета защищают кишечник от патогенов, секретируя лизоцим. Однако некоторые бактерии вызывают у клеток стресс эндоплазматической системы, из-за чего могут нарушать нормальные процессы секреции. Оказалось, что на такой случай у клеток Панета предусмотрен более экстремальный способ секреции — сопряженный с аутофагией. — Paneth cells secrete lysozyme via secretory autophagy during bacterial infection of the intestine.
• Структурка. Фотосинтетические реакционные центры — комплексы пигментов и белков, способные запасать энергию света в химической форме. Известные до сих пор структуры реакционных центров были несимметричными, но исследователи верили, что реакционные центры произошли от гомодимера. И вот наконец симметричный реакционный центр нашелся у бактерий Heliobacterium modesticaldum. Авторы статьи считают, что этот реакционный центр сохранил архаичные черты. — Structure of a symmetric photosynthetic reaction center—photosystem.