Nature #583 (7816) + онлайны: взаимодействие кишечной микробиоты с нейронами, T-клеточный ответ против SARS-CoV-2 и транскриптомный атлас старения мыши

• Микробиология, нейробиология. Существует множество свидетельств влияния кишечной микробиоты на работу нервной системы. В новом исследовании с использованием мышей, полностью лишенных микрофлоры, описывается влияние микробиоты на функционирование симпатических нейронов, связанных с пищеварительным трактом. Ученые показали, что в отсутствие микробиоты в нейронах повышается экспрессия транскрипционного фактора cFos, а заселение кишечника мышей, лишенных микрофлоры, бактериями, которые продуцируют короткие жирные кислоты, подавляет экспрессию cFos в ассоциированных с кишечником симпатических ганглиях. Таким образом, микробиота непосредственно влияет на симпатические нейроны близлежащих ганглиев. — Microbiota modulate sympathetic neurons via a gut–brain circuit.
• Микробиология. Американские ученые сообщают о получении накопительной культуры, которая демонстрирует экспоненциальный рост при окислении двухвалентного марганца. Большая часть микроорганизмов, входящих в состав культуры, относится к одному виду, который исследователи назвали «Candidatus Manganitrophus noduliformans», а вторая группа микроорганизмов, неспособная окислять Mn(II), относится к виду Ramlibacter lithotrophicus. Культура из микроорганизмов двух видов способна фиксировать углекислый газ зависимым от окисления марганца образом, и с помощью транскриптомного анализа исследователи смогли предложить несколько возможных биохимических путей, сопрягающих окисление марганца с фиксацией углекислого газа. — Bacterial chemolithoautotrophy via manganese oxidation.
• Молекулярка. Английские исследователи сообщают о выявлении нового белка, играющего важную роль в функционировании piРНК у млекопитающих — SPOCD1. Этот белок необходим для метилирования ДНК и сайленсинга мобильных генетических элементов, которые происходят в клетках зародышевой линии у самцов при активном участии piРНК. — SPOCD1 is an essential executor of piRNA-directed de novo DNA methylation.
• COVID-19. В очередном исследовании вспышки COVID-19 в Ухане детально реконструирована вся динамика распространения вируса по региону в период с 1 января по 8 марта 2020 года. — Reconstruction of the full transmission dynamics of COVID-19 in Wuhan.
• SARS-CoV-2, иммунология. В еще одном исследовании, посвященном все тому же пресловутому SARS-CoV-2, описываются особенности T-клеточного ответа на структурные компоненты (такие как нуклеокапсидный белок) и неструктурные белки (NSP-7 и NSP13) у людей, выздоравливающих от COVID-19. Кроме того, оказалось, что T-клетки, специфичные к SARS-CoV-2, нередко присутствуют у людей, не сталкивавшихся ни с этим вирусом, ни с людьми, больными COVID-19. Авторы работы заключают, что заражение бетакоронавирусами обеспечивает длительный специфичный T-клеточный иммунитет широкого спектра благодаря T-клеткам, распознающим нуклеокапсидный белок бетакоронавирусов. — SARS-CoV-2-specific T cell immunity in cases of COVID-19 and SARS, and uninfected controls.
• SARS-CoV-2, иммунология. В новом исследовании американских ученых сообщается, что среди панели моноклональных человеческих антител, узнающих S-белок SARS-CoV-2, удалось выявить несколько мощных нейтрализующих антител, которые полностью блокируют рецептор-связывающий домен S-белка и не дают ему взаимодействовать с рецептором ACE2 на клетках человека. — Potently neutralizing and protective human antibodies against SARS-CoV-2.
• Онкология, диетология. Как показало недавнее исследование на мышах, страдающих от рака молочной железы, периодическое голодание или постоянное скудное питание усиливает эффективность противораковой эндокринной терапии вплоть до регрессии опухоли. Авторы работы заявляют, что скромное питание способствует снижению в крови уровня IGF1, инсулина и лептина, подавляя активность сигнального пути AKT—mTOR. Более того, скромная диета снижает и риск некоторых побочных эффектов эндокринных препаратов, в частности, гиперплазии эндометрия, которая нередко возникает при терапии тамоксифеном. — Fasting-mimicking diet and hormone therapy induce breast cancer regression.
• Физиология растений. Размер растения во многом определяется длиной его стеблей, увеличению которой способствует гибберелиновая кислота. Японские ученые описали два белка-антагониста, влияющие на рост стеблей у риса, причем один из них способствует удлинению междоузлий, а другой тормозит их рост, причем для полноценной активности белка-«удлинителя» необходима именно гибберелиновая кислота. — Antagonistic regulation of the gibberellic acid response during stem growth in rice.
• Геронтология, транскриптомика. Консорциум The Tabula Muris Consortium заявил о создании атласа транскриптомов единичных клеток, который характеризует старение 23 тканей мыши. Транскриптомный атлас был назван Tabula Muris Senis, или «Mouse Ageing Cell Atlas» — клеточный атлас старения мыши. Кроме того, ученые выявили ряд возрастных изменений в экспрессии генов, специфичных для определенных тканей и органов, а также восстановили временную шкалу возрастных изменений для разных тканей. — A single-cell transcriptomic atlas characterizes ageing tissues in the mouse, Ageing hallmarks exhibit organ-specific temporal signatures.
• Молекулярка. Принято считать, что транскрипцией генов, кодирующих рРНК, занимаются только РНК-полимераза I и III. В новой работе показано, что и РНК-полимераза II участвует в образовании рРНК. В ядрышках РНК-полимераза II при участии белка сенатаксина, формирует особую защитную триплексную структуру в ДНК в области спейсеров, разделяющих гены рРНК. Благодаря таким защитным структурам не происходит транскрипции некодирующих РНК со спейсеров, которые потенциально могут разрушить ядрышко и экспрессию рРНК. — Nucleolar RNA polymerase II drives ribosome biogenesis.
• Биология развития, молекулярка. N6-метиладенин — недавно открытый эпигенетический маркер млекопитающих, роль которого во многих процессах еще не изучена. Согласно данным, полученным в новом исследовании, N6-метиладенин играет важнейшую роль на самых ранних стадиях развития эмбриона млекопитающих, когда определяется дальнейшая судьба каждой клетки, причем чаще всего он появляется в участках стресс-индуцированной дестабилизации двойной спирали ДНК и не дает связаться с ними важному фактору организации хроматина — белку SATB1. — N6-methyladenine in DNA antagonizes SATB1 in early development.
• Гематология, молекулярка. Американские ученые провели глубокий анализ транскриптомов клеток-потомков гемопоэтической стволовой клетки и показали, что для ухода гемопоэтической стволовой клетки в состояние покоя и самообновления необходим транскрипционный фактор TCF15. Экспрессия этого фактора наблюдается в мультипотентных гемопоэтических стволовых клетках, находящихся на низших этапах дифференцировки. — Single-cell lineage tracing unveils a role for TCF15 in haematopoiesis.
• Геномика. После 20 лет непрерывных улучшений сборка генома человека GRCh38 считается наиболее точным из собранных геномов позвоночных. Тем не менее, и в ней остается некоторое количество «белых пятен», как правило, связанных с протяженными повторами, которые очень сложно секвенировать и собирать безошибочно. Однако сейчас ученые сообщают, что им удалось собрать X-хромосому человека от теломеры до теломеры de novo без каких-либо пробелов. Для такой точной сборки исследователи использовали нанопоровое секвенирование, которое дает сверхдлинные прочтения с высоким покрытием. — Telomere-to-telomere assembly of a complete human X chromosome.

Science #369 (6501) + онлайны: генетика выцветания кораллов, атлас синапсов мыши и структура синтазы целлюлозы

• Иммунология, онкология. Злокачественные клетки формируют вокруг себя особую микросреду — нишу, в которой созданы благоприятные условия для их дальнейшей пролиферации. Изучая плоскоклеточную карциному, американские ученые показали, что первые опухолевые клетки, которые и запускают формирование ниши, секретируют интерлейкин 33, который привлекает в развивающуюся опухоль макрофаги. Макрофаги, в свою очередь, секретируют ростовой фактор TGF-β, который стимулирует дальнейшее деление опухолевых клеток и прогрессию опухоли. — Tumor-initiating cells establish an IL-33–TGF-β niche signaling loop to promote cancer progression.
• Экология, зоология. Коралловые рифы по всему миру находятся под угрозой из-за изменения температурного режима воды и ее загрязнения. Параллельно с этим кораллы «выцветают» — в их тканях вымирают одноклеточные фотосинтезирующие эндосимбионты. Чтобы найти генетические полиморфизмы в геномах кораллов, связанные с выцветанием, ученые секвенировали геномы нескольких образцов кораллов Acropora millepora и провели полногеномный поиск ассоциаций. Результаты их работы могут быть полезны при планировании работ по спасению коралловых рифов. — Population genetics of the coral Acropora millepora: Toward genomic prediction of bleaching.
• Нейробиология. Международная группа ученых представила проект Mouse Lifespan Synaptome Atlas, в котором обобщила результаты своей работы по анализу более чем 5 миллиардов возбуждающих синапсов в мозге мыши, возникающих от рождения до смерти. Они показали, что до наступления зрелого возраста количество новых возбуждающих синапсов растет и снижается к старости, причем скорости роста и уменьшения количества синапсов различаются для разных участков мозга. — A brainwide atlas of synapses across the mouse life span.
• Онкология. Лептоминенгиальные метастазы, заползающие в субарахноидальное пространство головного мозга, заполненное спинномозговой жидкостью, отличаются удивительной живучестью. В месте их локализации мало питательных веществ, железа, кроме того, там есть иммунные клетки. Как показало новое исследование, клетки лептоминенгиальных метастазов экспрессируют белок липокалин-2, связывающий железо с высоким сродством, и его рецептор SCL22A17. Экспрессия липокалина-2 раковыми клетками запускается под действием цитокинов, которые выделяют макрофаги субарахноидального пространства. — Cancer cells deploy lipocalin-2 to collect limiting iron in leptomeningeal metastasis.
• Антропология, палеонтология. Изучение перемещений разных народов по территории современного Китая по археологическим находкам и генетической информации современных жителей Китая крайне затруднительно. В новом исследовании ученые секвенировали геномы 26 древних жителей Китая возрастом от 9500 до 300 лет. На основании этих данных ученые показали, что, в частности, жители севера Китая времен неолита наиболее близки к современным жителям Юго-Восточной Азии и родственны современным австронезийцам. — Ancient DNA indicates human population shifts and admixture in northern and southern China.
• COVID-19. В новой работе исследуется влияние климата на распространение COVID-19. Авторы исследования построили модель эпидемии, учитывающую вклад климата, и заключили, что в отсутствие надлежащих мер вспышки COVID-19 будут происходить даже в регионах с влажным климатом, и лето не остановит распространение пандемии. — Susceptible supply limits the role of climate in the early SARS-CoV-2 pandemic.
• Иммунология. Американские ученые изучили реактивность антител, продуцируемых зародышевыми B-клетками, и выяснили, что в печени, костном мозге и селезенке зародыша накапливаются аутореактивные и полиреактивные B-клетки. Часто продуцируемые ими антитела демонстрировали кросс-реактивность по отношению к микробам-комменсалам. Авторы работы предполагают, что образование B-клеток, распознающих комменсальные микроорганизмы еще до встречи с ними, необходимо для установления нормальных взаимоотношений взрослого организма с его микробиомом. — Autoreactivity in naïve human fetal B cells is associated with commensal bacteria recognition.
• Молекулярка, клеточная биология. Дрожжам, хотя они и являются одноклеточными организмами, тоже присуще старение. В новой работе показано, что у дрожжей существуют две формы старения. При первой форме старения происходит сайленсинг генов рРНК, распадаются ядрышки. При второй форме старения накапливается гем и нарушается работа митохондрий. Повышенная экспрессия белка Sir2, задействованного в сайленсинге генов рРНК, запускает третью форму старения, однако в этих условиях продолжительность жизни клетки увеличивается. — A programmable fate decision landscape underlies single-cell aging in yeast.
• SARS-CoV-2. Британские исследователи детально изучили гликозилирование S-белка SARS-CoV-2, который содержит 22 предполагаемых сайта гликозилирования. Полученная детальная информация об углеводных остатках, присоединенных к S-белку, особенно важна для разработки вакцины против COVID-19. — Site-specific glycan analysis of the SARS-CoV-2 spike.
• CRISPR/Cas. Как показало недавнее исследование, у гигантских фагов имеются очень компактные варианты CRSIPR/Cas-системы, которая лишена большинства белков Cas, за исключением единственного эффекторного белка CasΦ. Несмотря на отсутствие всех остальных белков Cas, система полностью функциональна, и CasΦ катализирует разрезание молекулы-мишени и вставку новых спейсеров при помощи одного и того же активного сайта. Авторы работы полагают, что эта система может стать гиперкомпактным молекулярным устройством для редактирования генома. — CRISPR-CasΦ from huge phages is a hypercompact genome editor.
• SARS-CoV-2, структурка. Главным фактором вирулентности вирусов SARS-CoV является белок Nsp1, который подавляет экспрессию клеточных генов. В новом исследовании показано, что Nsp1 SARS-CoV-2 связывает субъединицу рибосомы 40S и тем самым подавляет трансляцию. Ученые также получили структуры комплексов Nsp1-40S и Nsp1-80S и разобрались в деталях взаимодействия Nsp1 с рибосомой. — Structural basis for translational shutdown and immune evasion by the Nsp1 protein of SARS-CoV-2.
• Нейробиология. Хотя болезнь Хантингтона проявляется в зрелом возрасте, мутации в гене хантингтина, лежащие в ее основе, начинают проявляться еще во время внутриутробного развития. Недавнее исследование показало, что в человеческих зародышах, несущих болезнетворную версию хантингтина, уже на 13 неделе развития обнаруживаются серьезные нарушения в развитии коры и других отделов нервной системы. — Huntington’s disease alters human neurodevelopment.
• COVID-19. Новый когортный анализ пациентов, страдающих от COVID-19, показал, что у пациентов с тяжелой формой заболевания имеются серьезные нарушения в работе пути интерферона I типа. Авторы работы заключают, что сниженное содержание интерферона I типа свидетельствует о тяжелой степени заболевания. — Impaired type I interferon activity and inflammatory responses in severe COVID-19 patients.
• Структурка. Американские ученые установили архитектуру каталитически активного гомотримерного комплекса синтазы целлюлозы растений. Оказалось, что три субъединицы комплекса формируют каналы в клеточной мембране и окружены синтезирующимися волокнами целлюлозы. Авторы работы также установили механизм сборки комплекса синтазы целлюлозы и разобрались в молекулярных деталях синтеза клеточной стенки растений. — Architecture of a catalytically active homotrimeric plant cellulose synthase complex.