Физиология

Эпигенетические заболевания

Наше тело обладает удивительной способностью запоминать свои прошлые «встречи» с аллергенами, патогенами и другими раздражителями. Организм использует это для того, чтобы при следующем столкновении с подобным и даже новым патогеном помощь со стороны иммунной системы подоспела как можно быстрее. Однако иногда такие «воспоминания» могут приводить к хроническим воспалительным состояниям и раку, что становится особенно опасным в условиях постоянно растущего количества патогенов и загрязняющих веществ. В новой статье, опубликованной в Nature, исследователи анализируют последствия эпигенетической памяти и их значение для здоровья человека. — Inflammatory memory and tissue adaptation in sickness and in health, «Биомолекула»: «Ядро и эпигеном», «Процессы и эпигеном», «Медицина и эпигеном».

Как эволюция кишечной микрофлоры ведет к воспалительным заболеваниям

На вопрос о том, каким образом наши кишечные бактерии преодолевают кишечный барьер и вызывают воспалительные заболевания, постарались ответить ученые в следующем исследовании, опубликованном в Nature. Оказывается, эволюция некоторых штаммов кишечной микробиоты происходит внутри хозяина, что способствует транслокации бактерий и началу воспаления. Особенно это касается бактериальных штаммов, адаптированных к слизистой оболочке и успешно избегающих иммунной системы. — Within-host evolution of a gut pathobiont facilitates liver translocation, «Биомолекула»: «Микробиом кишечника: мир внутри нас».

Дофаминергические нейроны — дело вкуса

Для человека выяснить свои вкусовые предпочтения не составляет особого труда, в то время как для животных это становится сложной, но необходимой задачей. Для животного питательная ценность неочевидна по внешнему виду продукта, а ценность определенной пищи и жидкостей усваивается путем опыта их приема. В новом исследовании, опубликованном на прошедшей неделе, ученые показывают, что в этом процессе участвуют дофаминергические нейроны. Они отслеживают различные способы и этапы приема пищи, и эта информация используется для изучения последствий приема пищи. — Dopamine subsystems that track internal states, «Биомолекула»: «В основе вкуса газировки».

Клеточное движение — это жизнь

Что мы знаем о стволовых клетках и обновлении тканей кишечника? Крипты — углубления эпителия слизистой оболочки кишечника — содержат в основании определенное количество стволовых клеток. В новом исследовании в Nature на мышиной модели показано, что, несмотря на примерно одинаковое количество и расположение пролиферативных клеток, крипты тонкой кишки содержат в два раза больше эффективных стволовых клеток, чем крипты толстой кишки. Причиной этому является ретроградное движение клеток, расположенных на криптах тонкого кишечника, что и определяет количество эффективных стволовых клеток. — Retrograde movements determine effective stem cell numbers in the intestine.

Дорогая сердцу Y-хромосома

В течение жизни в соматических клетках организма происходят мутации, и, если мутация произошла в стволовой клетке, она распространяется по «мозаичному» типу, проявляясь в потомстве мутировавшей стволовой клетки. Подобная мозаичная потеря Y-хромосомы наблюдается в периферических лейкоцитах мужчин, особенно у лиц старше 70 лет. Хотя Y-хромосома самая маленькая и содержит мало генов, эта обескураживающая потеря связана с различными заболеваниями. На страницах Science была опубликована работа, устанавливающая взаимосвязь между данным типом мутации и фиброзом, сердечными патологиями на мышиной модели, что только подтверждает эту взаимосвязь у пациентов. — Hematopoietic loss of Y chromosome leads to cardiac fibrosis and heart failure mortality, «Биомолекула»: «Геномная головоломка: открой в себе мозаика».

Структурка

Структура фосфатазного комплекса, участвующего в ключевом сигнальном пути

Сигнальный путь RAS-MAPK контролирует процессы пролиферации клеток, а происходящие в нем изменения участвуют в развитии большинства видов рака человека. Однако каким образом ГТФаза семейства RAS передает сигналы через RAF и активирует весь последующий путь, остается неясным. В новом исследовании, опубликованном в Nature, авторы выяснили структуру холофосфатазы MRAS-SHOC2-PP1C, дефосфорилирующей RAF. Исследование подтверждает концепцию активации RAF, в которой участвуют молекулы RAS, что активирует весь последующий путь. — Structure of the MRAS-SHOC2-PP1C phosphatase complex, «Биомолекула»: «Ингибиторы Ras: в поисках Грааля таргетной терапии».

CST обеспечивает синтез праймеров

Еще одним открытием структуры, в этот раз комплекса CST-Polα-праймазы человека, радует своих читателей новый выпуск Nature. Комплекс pol-α/праймаза обладает полимеразной и праймазной активностью, собирая праймеры РНК—ДНК для нескольких путей репликации ДНК. Каким образом этот комплекс выполняет свою сложную функцию, оставалось невыясненным, однако исследователям удалось пролить свет на этот вопрос. Оказывается, CST, одноцепочечный ДНК-связывающий вспомогательный белковый комплекс, разделяет ДНК- и РНК-каталитические центры pol-α/праймазы на два отдельных домена и эффективно упорядочивает их в порядке синтеза РНК—ДНК, чем и обеспечивает эффективный синтез праймеров. — Structures of the human CST-Polα–primase complex bound to telomere templates.

Структура «датчика» питательных веществ

Метаболический путь mTORC1 отвечает за регуляцию анаболических и катаболических процессов в ответ на сигналы окружающей среды, которые, помимо прочего, включают в себя питательные вещества. Для активации этого пути аминокислотам необходим загадочный белковый комплекс GATOR2, структура и биохимические функции которого были неизвестны. Разумеется, до выхода данной работы в последнем выпуске Nature. Исследователям удалось изучить трехмерную структуру данного комплекса и обеспечить основу для понимания его функций. — Structure of the nutrient-sensing hub GATOR2.

Нейробиология

Нейронная цепь в ответе за социальное поведение

В новом исследовании в Nature авторы выявили нейронную цепь, лежащую в основе коллективного поведения. Социальная принадлежность, характерная для многих животных, проживающих группами, обеспечивает такие важные процессы, как спаривание, проявление агрессии, формирование стаи или стада. Однако о механизмах, опосредующих социальное поведение, известно относительно мало. На модели рыбок данио ученым удалось установить нейронный путь, отвечающий за распознавание сородичей и контролирующий процессы приближения и отталкивания. — Visual recognition of social signals by a tectothalamic neural circuit, «Биомолекула»: «Роль миндалевидного тела в социальном поведении».

Где находится контекстуальная память?

Следующее исследование, опубликованное на прошлой неделе, посвящено изучению контекстуальной памяти и ее нейронной основе. Использовав мышиную модель для изучения, исследователи выявили области мозга, участвующие в ее формировании и воспроизведени. Эта работа обеспечивает первое механистическое понимание того, где механизмы контекстуальной памяти представлены в мозгу, как они возникают и как вызывают воспоминания. — Prefrontal feature representations drive memory recall.

Экология

Очаги биоразнообразия

Существует ли предел биоразнообразия, который не может превысить биота на Земле, или биосфера настолько далека от достижения этой точки, что мы можем игнорировать этот предел? В этом давнем споре свой аргумент внесли исследователи, опубликовавшие свою статью в последнем выпуске Nature. На примере морских беспозвоночных они предложили модель региональной диверсификации. Анализ показал, что менее 2% затопленной континентальной площади на протяжении фанерозоя демонстрируют уровни разнообразия, приближающиеся к экологическому насыщению, а развитие биоразнообразия связано с существованием так называемых «горячих точек» биоразнообразия. — Post-extinction recovery of the Phanerozoic oceans and biodiversity hotspots.

Снижение устойчивости лесов к изменению климата

Неутешительные новости о снижении устойчивости лесных экосистем сообщил своим читателям Nature на прошедшей неделе. Данные о росте смертности деревьев вызвали беспокойство исследователей. Изучив этот вопрос, они выяснили, что тропические, засушливые леса и леса умеренного пояса переживают значительное снижение устойчивости, вероятно, связанное с усилением нехватки воды и изменчивостью климата. Этот фактор следует учитывать, смягчая последствия воздействия человека на нашу планету. — Emerging signals of declining forest resilience under climate change.

Замкнутый круг в экологии

Статья, опубликованная в Science на прошедшей неделе, поднимает острый вопрос о производстве и потреблении синтетических химикатов. Не секрет, что количество употребляемых человеком лекарственных средств продолжает расти, и сейчас этот показатель больше, чем когда-либо. С одной стороны, использование фармацевтических средств способствует улучшению здоровья; с другой — приводит к увеличению загрязнения во всем мире. Последнее, в свою очередь, вновь ведет к усугублению экологических последствий, а также эпидемий и пандемий. Человеку пора задуматься, как разорвать этот круг. — Greening the pharmacy.

Молекулярка

Рак и расположение хромосом — есть ли связь?

Анеуплоидия, которая часто возникает в результате ошибок сегрегации хромосом во время клеточных делений, может вызывать выкидыши и синдромы развития и тесно связана с онкогенезом. Однако неизвестно, является ли процесс, вызывающий анеуплоидию, случайным. Возможно, ответить на этот вопрос поможет следующий материал, опубликованный в научном медиагиганте. Исследователи обнаружили, что частота ошибок сегрегации отдельных хромосом связана с их расположением в интерфазном ядре. Более того, большее расстояние от ядерного центра напрямую увеличивает склонность к неправильной сегрегации. — Nuclear chromosome locations dictate segregation error frequencies, «Биомолекула»: «Неинвазивная диагностика анеуплоидий у плода: от идеи к продукту».

Двойной агент на страже здоровья кишечника

Желудочно-кишечный тракт богат иммунными клетками, экспрессирующими транскрипционный фактор RORγt и выполняющими важные функции. Исследование, опубликованное на прошедшей неделе в Nature, касается фундаментальных вопросов гетерогенности этих клеток и механизмов их действия. Исследователям удалось идентифицировать подмножество врожденных лимфоидных клеток группы ILC3s, которые экспрессируют ZBTB46 — фактор дендритных клеток. При этом, данный фактор сдерживает воспалительные свойства ILC3s, а истощение этой популяции клеток делает мышей восприимчивыми к кишечной инфекции, что говорит о важной роли ZBTB46 в здоровье кишечника. — ZBTB46 defines and regulates ILC3s that protect the intestine.

Небольшое ацетилирование, приводящее к большим последствиям

Сигнальный путь Wnt — один из внутриклеточных сигнальных путей животных, регулирующий эмбриогенез, дифференцировку клеток и развитие злокачественных опухолей. Передача сигналов по этому пути требует определенной модификации Wnt, выполняемой белком PORCN. В свежей статье Nature исследователи сообщают о структурах PORCN и механизме ацилирования Wnt, что продвигает разработку ингибиторов PORCN для лечения рака. — Mechanisms and inhibition of Porcupine-mediated Wnt acylation, «Биомолекула»: «Важнейшие стрелочники клеток организма: белки Wnt».

Реакция на УФ активирует инфламмасому

Проблема солнечных ожогов не обошла стороной июльский выпуск журнала Science. Одна из его статей посвящена тому, почему инфламмасома NLRP1 может быть активирована ультрафиолетовым излучением В. Инфламмасомы — сигнальные комплексы, которые при активации индуцируют продукцию провоспалительных цитокинов и пироптозную гибель клеток. Исследователи выяснили: фотоповреждения РНК, вызванные УФ, останавливают рибосомы, активируя киназу реакции на риботоксический стресс ZAKα. В свою очередь, ZAKα фосфорилирует линкерную область NLRP1, активируя инфламмасому. — ZAKα-driven ribotoxic stress response activates the human NLRP1 inflammasome, «Биомолекула»: «Обуздать воспаление: мезенхимальные стволовые клетки в терапии ожогов и обморожений».

Иммунология

Как использование рецептора влияет на судьбу кишечных Т-клеток

Еще одна статья, посвященная изучению клеточных популяций — обитателей кишечника — была опубликована на прошедшей неделе в Science. γδ Т-клетки представляют собой значительную часть кишечных лимфоцитов при гомеостазе, осуществляющих также про- и противовоспалительные реакции. При этом было показано, что проникающие в опухоль γδ Т-клетки способствуют росту опухоли, тогда как резидентные клетки могут бороться с опухолями, а кардинальное различие между этими клетками заключается в определенном использовании гена рецептора Т-клеток Vγδ. — TCR-Vγδ usage distinguishes protumor from antitumor intestinal γδ T cell subsets, «Биомолекула»: «Т-лимфоциты: путешественники и домоседы».

COVID-19

Причина повторных заражений COVID

Омикрон продолжает создавать новые проблемы для борьбы с пандемией COVID-19. Даже в странах с высоким уровнем внедрения вакцин наблюдается значительное число случаев частых повторных инфекций. Авторы исследования обнаружили неожиданные иммуносупрессивные эффекты, вызванные инфекцией Омикрон: она усиливала иммунный ответ на все другие варианты, но ответы на сам Омикрон были приглушены. Более того, заражение альфа-вариантом обеспечивало более слабое усиление специфических для Омикрона ответов, что объясняет причину частых повторных заражений. — Immune boosting by B.1.1.529 (Omicron) depends on previous SARS-CoV-2 exposure, «Биомолекула»: SARS-CoV-2.

Слитый пептид коронавируса — мишень для антител

Работа, опубликованная в последнем выпуске Science, все же дает надежду на избавление от COVID-19. В ней исследователи используют независимый от эпитопов подход для идентификации моноклональных антител, которые связываются с шиповидными белками всех семи коронавирусов, заражающих человека. Все шесть антител нацелены на область консервативного слитого пептида и широко нейтрализуют альфа- и бета-коронавирусы. — Broadly neutralizing antibodies target the coronavirus fusion peptide.