Nature #571 (7765) + онлайны: регулярное голодание австралопитеков, ДНК-оригами для исследования вращения молекул и ускользание стволовых раковых клеток от иммунитета

• Антропология. Жизнь австралопитеков была тяжелой с самых юных лет. Об этом говорит структура их зубов, в которой можно проследить следы от ежесезонного голодания. Так, анализ зубов двух австралопитеков из пещер Стеркфонштейн показал, что только в течение первого года жизни они питались регулярно, пока их кормили молоком. А потом состав зубов циклически менялся с периодом примерно в полгода. Похожие паттерны в структуре зубов наблюдают у диких орангутанов и связывают с их адаптацией к недостатку еды в определенные месяцы года. — Elemental signatures of Australopithecus africanus teeth reveal seasonal dietary stress.
• Рак. Лейкемические стволовые клетки устойчивы к химиотерапии и часто мешают лечить рак. Интересно, что при остром миелоидном лейкозе стволовые свойства клеток оказались тесно связаны с их способностью ускользать от иммунной системы. Так, у лейкемических стволовых клеток нет лигандов белка NKG2D, который находится на поверхности цитотоксических лимфоцитов и чьё взаимодействие с лигандами на лейкемических клетках важно для антиопухолевого ответа. При этом общие свойства клеток, у которых нет такого маркера, — это незрелая морфология, а также другие молекулярные и функциональные стволовые черты. — Absence of NKG2D ligands defines leukaemia stem cells and mediates their immune evasion.
• Иммунология, нейробиология. Болезнь Паркинсона развивается из-за утраты дофаминергических нейронов в черной субстанции. На клеточном уровне утрату этих нейронов связывают с нарушением работы митохондрий и воспалением, а на молекулярном уровне во всем этом должны быть задействованы киназа PINK1 и убиквитин-лигаза PRKN. Новая работа частично проясняет, как все эти участники приводят к развитию болезни. Так, у мышей без киназы PINK1 кишечная бактериальная инфекция приводит к презентации митохондриальных антигенов на клеточных мембранах, и это провоцирует аутоиммунную реакцию. Эта реакция вызывала много неприятных последствий, в том числе, приводила к снижению плотности дофаминергических аксонных варикозов в полосатом теле. Поскольку киназа PINK1 в норме не позволяет развиваться всем этим процессам, вероятно, она служит важным иммунным супрессором. Кроме того, эти результаты показывают, что кишечная инфекция может быть одним из механизмов, запускающих болезнь Паркинсона. — Intestinal infection triggers Parkinson’s disease-like symptoms in Pink1^−/− mice. «Биомолекула»: «Болезнь Паркинсона: что изучать? как изучать?», «Лечение болезни Паркинсона нейротрофическими факторами: есть ли свет в конце туннеля?», «Диагностика патологий клеточного метаболизма при нейродегенеративных заболеваниях».
• Генетика, эволюция. Красные водоросли (Rhodophyta) достаточно оригинальны на генетическом и клеточном уровнях: в частности, их геномы небольшие и бедны интронами, их метаболизм не слишком развит, а еще у них нет цитоскелетных структур, связанных с подвижностью. Интересно, что новый тип хищных нефотосинтезирующих протист, получивший название Rhodelphidia, оказался родственным именно красным водорослям. — Non-photosynthetic predators are sister to red algae.
• Нейробиология. При рассеянном склерозе страдает не только миелиновая оболочка, то есть глия, но и сами нейроны. Так, обнаружили, что в нейронах коры при этом заболевании повышена активность генов стрессорного ответа, а также увеличено содержание длинных некодирующих РНК. — Neuronal vulnerability and multilineage diversity in multiple sclerosis. «Биомолекула»: «Рассеянный склероз: иммунная система против мозга».
• Молекулярка. Во многих процессах, связанных с прочтением или копированием ДНК, происходит ее вращение относительно ферментов. Это вращение можно измерять, например, используя флуоресцетные роторы, собранные с помощью техники ДНК-оригами. Таким методом американские ученые исследовали вращение хеликазы RecBCD — белкового комплекса, участвующего в репарации ДНК. — Rotation tracking of genome-processing enzymes using DNA origami rotors. «Биомолекула»: «ДНК-оригами: путь от гравюры до нанороботов длиной в 30 лет», «Биоинженеры научились получать ДНК-структуры, сборкой и разборкой которых можно управлять».
• Структурка. Белки из семейства ABC-экспортеров выбрасывают из цитоплазмы определенные молекулы, например, потенциально вредные. Для своей работы комплексы используют энергию АТФ. Восемь новых опубликованных структур комплекса из семейства ABC-транспортеров показывают, как сопряжены связывание АТФ, ее гидролиз и изменение конформации комплекса в ходе его функционального цикла. — Conformation space of a heterodimeric ABC exporter under turnover conditions.
• Иммунология, физиология растений. Растениям для ответа на вторжение патогена необходим, во-первых, запас кальция, а во-вторых, синтез двух белков — CNGC2 и CNGC4. Вместе они собираются в кальциевый канал. В ответ на появление патогена канал фосфорилируется и начинает впускать кальций в цитоплазму. — A calmodulin-gated calcium channel links pathogen patterns to plant immunity.
• Молекулярка. При дилатационной кардиомиопатии растягиваются полости сердца и развивается систолическая дисфункция. Один из генов, в которых чаще всего происходят мутации при этой болезни, — ген ламина A/C. Получив из клеток пациентов с такими мутациями сначала индуцированные плюрипотентные клетки, а потом кардиомиоциты, ученые выяснили, как мутации гена ламина влияют на состояние отдельных кардиомиоцитов. Как оказалось, даже у единичных кардиомиоцитов с такими мутациями проявлялась аритмия, а также активация сигнального пути тромбоцитарного фактора роста. Подавив активность этого пути, можно было избавиться от аритмии. — Activation of PDGF pathway links LMNA mutation to dilated cardiomyopathy.
• Экология, микробиология. С распространением опасных насекомых можно бороться, например, выпуская стерильных насекомых, которые будут проявлять половую активность, но не оставят потомства. Такой метод хорошо себя показал на разных видах насекомых, но по каким-то причинам был не слишком эффективен в борьбе с комарами. Как оказалось, стерилизация намного лучше работает с комарами, если совместить ее с заражением определенными штаммами вольбахии. Носители таких штаммов могут успешно размножаться, только спариваясь с другим носителем тех же штаммов. Так что распространение вольбахии в популяции создает дополнительные препятствия для размножения комаров. — Incompatible and sterile insect techniques combined eliminate mosquitoes.

Science #365 (6450) + онлайны: история глотки млекопитающих, гендерспецифическая экспрессия генов и рибосомно-нерибосомный синтез пептидов

• Эволюция. Чтобы высасывать молоко из молочных желез матери, млекопитающим нужна особая структура глотки и подъязычного аппарата. У ископаемого животного возрастом 165 миллионов лет, найденного в Китае, структура глотки была очень сходна с современными млекопитающими. На основании исследований этих ископаемых древнее животное отнесли к отдельному таксону, получившему название Microdocodon. — Tongues untied, New Jurassic mammaliaform sheds light on early evolution of mammal-like hyoid bones.
• Нейробиология. При болезни Альцгеймера страдают не только нейроны, но и сосуды мозга — в частности, капилляры начинают слабее реагировать на сигналы от нейронов. Как показало новое исследование, капилляры при болезни Альцгеймера становятся все менее чувствительными с увеличением отложений β-амилоида. Амилоид стимулирует выделение активных форм кислорода, а они запускают выделение эндотелина-1. Эндотелин-1 стимулирует сокращение клеток перицитов, регулирующих просвет капилляров, и капилляры становятся хронически суженными. — The vascular side of Alzheimer's disease, Amyloid β oligomers constrict human capillaries in Alzheimer’s disease via signaling to pericytes. «Биомолекула»: «Болезнь Альцгеймера: ген, от которого я без ума», «Смерть после жизни, болезнь Альцгеймера и почему мы хотим перемен», «β-амилоид: невидимый враг или тайный защитник? Запутанная тропка болезни Альцгеймера», «На руинах памяти: настоящее и будущее болезни Альцгеймера».
• Молекулярка, клеточная биология. Найден новый путь, из-за которого при воспалении развивается чувство боли. Точнее, такая функция обнаружилась у сигнального пути IRE1α—XBP1, про который ранее было известно, что он может стимулировать гипоксию, ангиогенез или воспаление. В частности, путь IRE1α–XBP1 регулирует синтез двух молекул, циклооксигеназы-2 и микросомной простагландин-E-синтетазы-1, участвующих в формировании хронической боли. Хорошая новость состоит в том, что отключение разных элементов пути IRE1α–XBP1 помогало бороться с болью у двух линий подопытных мышей. Хотя трогать такие многофункциональные пути всегда несколько рискованно, и говорить о применении этих данных для разработки новых анальгетиков, конечно, рано. — Stress signaling in pain control, IRE1α–XBP1 signaling in leukocytes controls prostaglandin biosynthesis and pain. «Биомолекула»: «Жгучий перец облегчит боль», «Идеальный опиоид, или Как избавиться от Дамоклова меча».
• Генетика. В новой масштабной работе авторы исследовали разницу в экспрессии генов у двух полов на людях и 12 других видах млекопитающих. Кроме того, ученые рассматривали, как разница в размерах тела связана с гендерспецифической экспрессией генов. Как оказалось, 12% разницы в росте между мужчинами и женщинами объясняется консервативно отличающимися по экспрессии генами — то есть, различающимися между полами у всех исследованных видов животных. При этом подавляющее большинство случаев гендернозависимой экспрессии генов было специфично только для одного вида или небольшого числа видов. — Conservation, acquisition, and functional impact of sex-biased gene expression in mammals. «Биомолекула»: «Что такое пол?», «Мальчики налево, девочки направо... А остальные?», «Мальчик или девочка».
• Молекулярка. До сих пор мы знали, что белки могут синтезироваться рибосомами или без их участия — с помощью специальных ферментов, способных присоединять определенную аминокислоту к пептиду. В принципе, не так уж удивительно, что обнаружился гибридный способ синтеза — когда сначала пептид синтезируется рибосомами, а потом к нему добавляются аминокислоты уже без участия рибосом. Такой способ бактерии используют для синтеза тиаглутамата и аммозамидов. Кроме того, у бактерий можно найти другие кластеры сходных генов, что может указывать на более широкое распространение гибридного способа синтеза. — Use of a scaffold peptide in the biosynthesis of amino acid–derived natural products.
• Нейробиология. Ученые из Стэнфорда нашли у динофлагеллятTiarinafusus новый перспективный опсин — с высокой светочувствительностью и хорошей спектральной совместимостью с надежными репортерными генами. С помощью нового опсина ученые активировали в зрительной коре мышей нейроны, специфичные к определенной пространственной ориентации стимула. Начиная с определенного числа активированных нейронов в разных слоях коры можно было наблюдать ответ, сходный с естественным ответом на соответствующий зрительный стимул. — Cortical layer–specific critical dynamics triggering perception. «Биомолекула»: «Откуда пошло зрение», «Когда ослепшие прозреют?».