Оглавление

SciNat за июль 2018 #1: образуем новые виды вместе с северными рыбами, разбираемся в «молекулярной кухне» анорексии и путешествуем по Плодородному полумесяцу вместе с козами

  • 218
  • 0,5
  • 0
  • 0
Добавить в избранное

На обложке нового номера Nature — стилизованное изображение недавно расшифрованной структуры рецептора гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) человека. Рецептор ГАМК типа А (GABAA) — важная мишень не только для терапевтических, но и наркотических препаратов (среди которых барбитураты, анестетики, валиум и др.). Мы писали об этом в прошлом дайджесте — SciNat за июнь 2018 #5, Structure of a human synaptic GABAA receptor, Key receptor involved in neuronal signalling visualized.

Лето — время поездок и новых впечатлений, поэтому в первую неделю июля мы отправляемся в путешествие по миру научных открытий вместе с Science и Nature. Все желающие смогут погрузиться в тропические (и чуть более удаленные от экватора) моря, отправиться в Северную Америку вместе с сибирскими собаками и проследовать маршрутами древних мигрантов в Юго-Восточной Азии. Но это далеко не всё — из новых статей мы узнаем много нового о сердце, сложностях питания и тонкостях применения антибиотиков.

Nature #559 (7712) + онлайны: настраиваемые овечьи сердца, способности к идентификации у дрожжей и командная работа глюкозы с инсулином

  • Геохронология, климат. Считается, что скорость глобальной эрозии за последние 4–6 млн лет ускорилась в связи с климатическими изменениями (в частности, с ростом ледников в районах горных хребтов). Однако недавнее исследование, в котором оценивали скорости эрозии в горных ландшафтах, демонстрирует новые данные. Ученые из Германии, Франции и Великобритании сравнили 30 мест с ускоренной эрозией, происходившей в позднем кайнозое. Выяснилось, что в 23 из 30 мест изменения ландшафта происходили не ускоренными темпами в ограниченный период времени, а «накапливались» в течение многих лет. Эти результаты показывают, что современные данные по термохронологии не позволяют оценить влияние позднекайнозойских изменений климата на показатели эрозии в глобальном масштабе. — Spatial correlation bias in late-Cenozoic erosion histories derived from thermochronology, Doubt cast on how the pace of global glacial erosion responds to climate cooling.
  • Биоинженерия, болезни сердца. В настоящее время основным способом лечения пациентов с болезнью сердечного клапана является операция по биопротезированию. Однако такой способ ограничивается сроком службы протеза и сложностью трансплантации органа. Исследователям из Швейцарии удалось создать альтернативу — сердечные клапаны, выращенные из сосудистых клеток в биореакторе. Эксперимент по замене дефектных сердечных клапанов овец на искусственно выращенные показал, что 9 из 11 трансплантатов оставались работоспособными по истечении 1 года после операции. — Taking bioengineered heart valves from faulty to functional, Computational modeling guides tissue-engineered heart valve design for long-term in vivo performance in a translational sheep model, «Биомолекула»: «Как вылечить сердце? Достижения современной науки».
  • Молекулярка, таргетная терапия. Аномальная активация врожденных иммунных путей приводит к ряду аутоиммунных заболеваний. Ученым из Швейцарии удалось найти один из возможных терапевтических способов их лечения. Команда исследователей обнаружила и охарактеризовала белок, являющийся сильнодействующим низкомолекулярным антагонистом стимулятора генов интерферона — STING (selective small-molecule antagonists of the stimulator of interferon genes). Активация STING приводит к воспалительному производству цитокинов в животных клетках. Однако с помощью некоторых ингибиторов удается заблокировать пальмитилирование STING, что препятствует его сборке в мультимерные комплексы. Это позволяет направленно дезактивировать STING для лечения аутоиммунных заболеваний. — Targeting STING with covalent small-molecule inhibitors, «Биомолекула»: спецпроект «Аутоиммунные заболевания».
  • Структурка. Комплекс ORC (origin recognition complex) важен при инициации репликации у эукариот. Китайским ученым удалось расшифровать структуру этого комплекса у Saccharomyces cerevisiae. Выяснилось, что ORC дрожжей окружает ДНК за счет взаимодействий с фосфатным скелетом и с основаниями, изгибая при этом ДНК на участках консенсусной последовательности ACS (ARS consensus sequence). При этом распознавание остатков тимина на участке ACS осуществляется консервативным мотивом Orc1 и видоспецифичным мотивом Orc4. Эта работа демонстрирует важную роль комплекса ORC в формировании структуры ДНК. — Structure of the origin recognition complex bound to DNA replication origin.
  • Микробиология, резистентность. Микробная резистентность к антибиотикам вызывает всё бóльшие опасения у медиков. В борьбе против устойчивых бактериальных инфекций может помочь комбинация лекарственных средств. Впрочем, такая стратегия редко используется в клиниках в связи с малой степенью изученности. Исследователи из Германии создали более 3 тысяч комбинаций антибиотиков, лекарственных препаратов и пищевых добавок, протестировав их действие на штаммах трех грамотрицательных патогенов — Escherichia coli, Salmonella enterica serovarTyphimurium и Pseudomonas aeruginosa. Целью исследования было определение общих принципов антибактериальных препаратов и понимание их терапевтического потенциала. Несмотря на филогенетическое сходство патогенов, результаты оказались необычными: более 70% лекарственных взаимодействий являются видоспецифичными. При этом выяснилось, что при разных комбинациях лекарств больше распространен антагонизм, который в большинстве случаев нацелен на различные клеточные процессы. — Species-specific activity of antibacterial drug combinations, «Биомолекула»: спецпроект Антибиотики и антибиотикорезистентность.
  • Медицина, онкология. Одна из причин рака человека — мутации в гене, кодирующем фосфоинозитид-3-киназу (PI3K), которая активируется инсулином. Однако предшествующий фармакологический опыт показывает, что ингибирование PI3K приводит к различным клиническим ответам, часть из которых сопровождается побочными действиями. Например, блокирование PIK3K нарушает метаболизм глюкозы в разных тканях, способствуя разложению гликогена в печени и предотвращая поглощение глюкозы в скелетных мышцах. Развивающаяся при этом гипергликемия требует прекращения терапии у пациентов. В работе, опубликованной в Nature, на нескольких опухолевых моделях удалось показать роль обратной связи глюкозы и инсулина, которая является достаточной для активации сигнализации PIK3 даже в присутствии ингибиторов. — Suppression of insulin feedback enhances the efficacy of PI3K inhibitors, «Биомолекула»: «Болезни и изменения клеточного метаболизма».
  • Иммунология, молекулярка. Внеклеточный АТФ (extracellular ATP, eATP) представляет собой своеобразный «сигнал опасности» у эукариот. Так, eATP высвобождается во время воспаления, стимулируя при этом иммунную реакцию, а также вызывает хроническую боль с помощью пуринергического рецептора P2RX72. Однако в новой работе ученых из США показано, что роль P2RX7 этим не ограничивается. Рецептор также необходим для поддержания популяций долгоживущих CD8+ T-клеток. Таким образом, активация P2RX7 посредством еАТР «предупреждает» нервную и иммунную системы, способствуя выживанию значимых популяций CD8+ T-клеток. — The purinergic receptor P2RX7 directs metabolic fitness of long-lived memory CD8+ T cells, «Биомолекула»: «Т-клетки — марионетки, или как перепрограммировать Т-лимфоциты, чтобы вылечить рак».
  • Медицина, развитие сосудов. Несмотря на разные функции кровеносных сосудов, в процессе развития или при регенерации новые артерии могут возникать из ранее существовавших венозных сосудов. Новое исследование, опубликованное в Nature, раскрывает механизм этого процесса. С помощью секвенирования РНК одиночных клеток мышей удалось показать, что венозные клетки развивающегося сердца на ранних этапах способны к переключению программы развития; благодаря этому возможно возникновение популяций предшественников артериальных клеток, из которых впоследствии развиваются коронарные артерии. — Single-cell analysis of early progenitor cells that build coronary arteries, «Биомолекула»: «Кровеносные сосуды XXI века».
  • Видообразование, биология океана. Теплые широты являются наиболее привлекательным местом проживания не только для человека, но и для других представителей животного мира. Например, давно известно, что тропические сообщества морских рыб гораздо более разнообразны, чем популяции их «собратьев», обитающих в холодных водах. В связи с этим считалось, что тропики являются своеобразной «горячей точкой» эволюции для морских обитателей. Однако не все так просто. Американские ученые, которые провели филогенетическое исследование, основанное на геномах почти 30 тыс. морских рыб, обнаружили, что наиболее быстрые темпы видообразования характерны для низкотемпературных вод. Получается, чтоистинной «эволюционнойколыбелью» рыбявляютсяхолодныеморя. — An inverse latitudinal gradient in speciation rate for marine fishes.

Science #361 (6397) + онлайны: «голодающие» нейроны, охотничье-фермерские союзы и козы-путешественники

Обложка Science #361 (6397)

«Спрятанные деньги». Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (Food and Drug Administration, FDA) планирует пересмотреть вопрос о системе вознаграждения консультационных групп. Данная проблема связана с тем, что некоторые члены таких групп получают значительные платежи от производителей лекарственных препаратов или конкурентов. В ходе расследования FDA проанализировало записи на федеральном веб-сайте Open Payments за период с 2013 по 2016 год. Выяснилось, что некоторые медики-консультанты приняли в общей сложности более 100 тыс. долларов от конкурирующих фирм. С деталями расследования можно ознакомиться по ссылке — Hidden conflicts?

  • Эволюция, происхождение видов. Разобраться в почти 9000-летней истории пребывания собак на Североамериканском континенте решили ученые из Великобритании и США. С этой целью исследователи секвенировали 70 митохондриальных и 7 ядерных геномов представителей североамериканских и сибирских собак. В результате анализа выяснилось следующее: истинный предок современных американских собак пришел из Сибири и расселялся на Североамериканском континенте вместе с людьми. После колонизации Северной Америки европейцами коренные американские собаки почти полностью исчезли, оставив минимальное генетическое наследство в современных популяциях собак. Получается, что колонизация континента коснулась не только коренных обитателей Америки, но и «лучших друзей человека». — The evolutionary history of dogs in the Americas, America’s lost dogs.
  • Молекулярка, нутригенетика. Туберальное ядро — малоизученная область гипоталамуса. Ученым из Китая и Сингапура удалось обнаружить, что человеческие нейроны, контролирующие секрецию соматостатина в туберальном ядре, не только проявляют цитологические изменения при нейродегенеративных заболеваниях, но и играют решающую роль в регулировании питания. ГАМКергические нейроны соматостатина активируются при голодании. Эксперименты с блокированием и усилением функций таких нейронов показали, что эти клетки являются важным звеном в контроле метаболического баланса организма. — Regulation of feeding by somatostatin neurons in the tuberal nucleus, A new brain circuit in feeding control, «Биомолекула»: «Спокоен как GABA», «Нутригеномика: питание vs. заболевания».
  • Эволюция человека. На этой неделе сразу две статьи обсуждают запутанное прошлое обитателей Юго-Восточной Азии. — The search for ancient DNA heads east, «Биомолекула»: «Древняя ДНК: привет из прошлого».
    • В первой работе сравнили нуклеотидные последовательности людей, населявших Юго-Восточный регион Азии примерно 1,7–4,1 тыс. лет назад. Выяснили, что древние обитатели Азии испытали по крайней мере две волны смешивания резидентных популяций. Первая волна затронула популяцию местных охотников/собирателей и пришедших с юга Китая фермеров-земледельцев. Вторая волна популяционных смешиваний привела к дальнейшему продвижению ареала китайских обитателей на юг. — Ancient genomes document multiple waves of migration in Southeast Asian prehistory.
    • Во втором исследовании ученые секвенировали 26 древних геномов, среди которых 25 геномов представляли регион Юго-Восточной Азии и 1 — Японию. Выяснилось, что современные азиатские популяции являются результатом смешивания четырех древних популяций, среди которых были «пришельцы» из более северных азиатских регионов. — The prehistoric peopling of Southeast Asia.
  • Структурка. CRISPR-Cas-система I типа способна использовать комплекс Cascade для поиска ДНК-мишени, которая затем подвергается деградации посредством белка Cas3. Американские ученые представили структуру комплекса Сascade/Cas3, предназначенного для инициирования деградации ДНК. Cas3 узнает «нужную» каскадную конформацию, а затем образует R-петлю, с помощью которой осуществляется захват. После этого Cas3 переключается на режим деградации, «нарезая» нить ДНК. — Structure basis for RNA-guided DNA degradation by Cascade and Cas3, «Биомолекула»: «Просто о сложном: CRISPR/ Cas».
  • Происхождение видов. Современная наука располагает неоднозначными данными о происхождении и расселении разных видов домашних животных. Многонациональная команда ученых решила отследить эволюционный путь коз. Для этого исследователи проанализировали геномы у 83 древних коз, населявших Ближний Восток с периода палеолита и вплоть до средних веков. Оказывается, современные популяции коз являются потомками разнородных групп животных, одомашненных на заре цивилизации. Это свидетельствует о том, что предки этих рогатых парнокопытных животных расселялись по территории Плодородного полумесяца вместе с человеком. — Ancient goat genomes reveal mosaic domestication in the Fertile Crescent.
  • Молекулярка, биофизика. Синапсины — белки, регулирующие выброс нейромедиаторов — способны образовывать особые жидкие фазы в водной среде. При этом такая синапсиновая фаза способна захватывать небольшие липидные везикулы. «Разобрать» эту агломерацию можно с помощью Са2+/кальмодулинзависимой протеинкиназы II. Американским ученым удалось продемонстрировать разделение жидких синапсинсодержащих фаз; этот принцип может быть использован при кластеризации синаптических везикул. — A liquid phase of synapsin and lipid vesicles, «Биомолекула»: «В полном объеме: синаптические везикулы в трехмерной модели синапса».

Комментарии