https://biolabmix.ru/catalog/rna-transcription-mrna/?erid=LdtCKWnpq
Подписаться
Оглавление
Биомолекула

SciNat за июль 2023 #2: микроскопы, микроядра и нанотела

SciNat за июль 2023 #2: микроскопы, микроядра и нанотела

  • 301
  • 0,2
  • 0
  • 0
Добавить в избранное print
Дайджест

На обложке свежего выпуска Nature — модель ДНК-наноструктур, вдохновленных японским искусством оригами. Такой подход уже используется для создания инженерных конструкций, однако применить его для сложных молекулярных структур достачно проблематично. Обычно при сборке опираются на внутренние особенности фолдинга молекул, например, на комплементарность ДНК. Однако корейским ученым удалось найти способ контролировать этот процесс, создав структуры, напоминающие лист бумаги для оригами с соответствующими складками. Эти структуры могут сворачиваться и разворачиваться, что может контролироваться за счет изменения pH или воздействия света. — Harnessing a paper-folding mechanism for reconfigurable DNA origami.

В свежих выпусках ведущих журналов рассматривают (буквально) транскрипцию и трансляцию, изучают потенциал нанотел, а также заглядывают в самые неуловимые этапы развития человека.

Эпигенетика рака

Микроядра могут долгосрочно влиять на развитие опухолей...

Образование микроядер из-за неправильной сегрегации хромосом — частный признак опухолевых клеток и прогностический признак для опухолей. Микроядра могут накапливать большое количество повреждений ДНК, а также претерпевать изменения в экспрессии, отражающиеся в состоянии хроматина. При этом микроядра могут не только продолжать находиться отдельно от основного ядра, но и частично или полностью интегрироваться в ядра дочерних клеток.

Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature, изучили, как эти процессы влияют на жизнь опухолевых клеток. Для этого они использовали Look-seq2-анализ — микроскопическое исследование отдельных клеток с их последующим РНК-секвенированием. Этот способ позволил в первую очередь определить, какая из хромосом находится в микроядре, сколько копий этой хромосомы в нем находится, а также установить уровень транскрипции в микроядре. Они наблюдали снижение ее уровня, также сопровождающееся потерей модификаций гистонов, связанных с активным хроматином.

Наконец, авторы показали, что при инкорпорировании микроядер в дочерние клетки участки хромосом сохраняют транскрипционную неактивность, а также изменения хроматина. Исследователи предполагают, что это связано с накоплением повреждений ДНК, которые влияют на уровень транскрипции. Такой эффект, вероятно, может влиять на эволюционные процессы в опухолях. — Heritable transcriptional defects from aberrations of nuclear architecture, «Биомолекула»: «Хромотрипсис: разобрать и собрать хромосому».

... однако транскрипционные изменения в микроядрах часто происходят в процессе их образования

В том же выпуске Nature другая команда исследователей отвечает на вопрос: как и когда происходят изменения хроматина во время образования микроядер в опухолевых клетках?

Им удалось выделить ядра и соответствующие микроядра клеток и провести анализ модификаций гистонов. Они обнаружили значительные различия между ними, например, потерю моноубиквитинированных гистонов H2AK119ub и H2BK120ub в микроядрах. Как и в упомянутой выше статье, исследователи также описывают потерю активных марок хроматина. Однако авторы отмечают, что участки активного хроматина все же присутствуют, хотя и отличаются от участков в первичных ядрах. Авторы также отмечают, что изменения в хроматине наследуются при интеграции микроядер в ядра опухолевых клетках. — Epigenetic dysregulation from chromosomal transit in micronuclei, «Биомолекула»: «Знакомые незнакомцы: внехромосомные кольцевые ДНК».

Эмбриология

Растягивание ядра помогло лучше рассмотреть транскрипционные процессы в развивающемся эмбрионе

Эмбриональное развитие сопровождается значительными изменениями хроматина. Это известно благодаря большому количеству исследований с применением секвенированя. Однако исследование ранних стадий развития ограничено доступностью материала. И «-омики», и микроскопические исследования ограничены в первую очередь количеством материала для анализа. И если в случае библиотек для секвенирования материал можно амплифицировать, методики микроскопирования таким похвастаться не могут, и вдобавок ограничены разрешением микроскопа.

Американские исследователи подошли к решению этой проблемы радикально. Они поместили развивающиеся эмбрионы Danio rerio в специальный растягивающийся гидрогель. Этим они увеличили объем ядра в четыре тысячи раз, и это позволило детально рассмотреть процессы транскрипции в исследуемых клетках с помощью конфокального микроскопа.

Они смогли визуализировать взаимодействие транскрипционного фактора Nanog с нуклеосомами и РНК-полимеразой II. Кроме того, они продемонстрировали динамическое взаимодействие между промоторами и энхансерами при активации генома в развивающемся эмбрионе. — Chromatin expansion microscopy reveals nanoscale organization of transcription and chromatin, «Биомолекула»: «Половая жизнь хроматина».

Тайная жизнь ранних эмбрионов человека

Если изучение раннего развития эмбрионов модельных организмов во многом ограничивается стоимостью эксперимента и временем, потраченным на них, то на возможность изучения раннего развития человека влияет и доступность эмбрионов для исследования, и отсутствие прижизненных методик, например, микроскопирования. Международной группе исследователей удалось преодолеть этот барьер. Они разработали способ прижизненного окрашивания эмбрионов человека на стадии морулы с помощью флуоресцентных красителей, связывающихся с ДНК и актином. Затем они визуализировали эмбрионы в течение первых 40 часов развития, наблюдая деление клеток и сегрегацию хромосом, в том числе и ее аномалии.

Они обнаружили, что клетки трофэктодермы теряют некоторое количество ДНК во время интерфазы клеточного цикла. Это наблюдение чрезвычайно важно, так как позволит дать нам понять, какие процессы влияют на невынашиваемость беременности.

Кроме того, авторы нашли различия между развитием мышиного и человеческого раннего эмбриона. Например, у человека формирование различий между внутренней клеточной массой и трофэктодермой происходит позже, чем у мышей.

Такое исследование потенциально может стать клинической практикой, применяемой при экстракорпоральном оплодотворении, правда, конечно же, после получения большего количества преклинических и клинических данных. — Developing human embryos imaged at highest-ever resolution, «Биомолекула»: «„За экстракорпоральное оплодотворение“ — это не тост, а Нобелевская премия!».

Структурная биология

Ученые рассмотрели процесс трансляции в клетках человека

Трансляция — сложный и динамический процесс, который был подробно описан. Структура рибосомы расшифрована и удостоена Нобелевской премии. Кроме того, рибосома — это мишень малых молекул, в том числе антибиотиков и некоторых противоракововых препаратов. Их взаимодействие с рибосомами изучено, но с двумя «но»: не в живых клетках и не на достаточном разрешении. С помощью криоэлектронной томографии удалось рассмотреть, как препарат гомохарингтонин, использующихся для лечения некоторых форм хронической миелоедной лейкемии, связывается с рибосомами в клетках. Авторы исследования, опубликованного в Science, обнаружили, что препарат влияет на процессы элонгации, заставляя рибосомы «застывать на месте», снижая образование полисом и в целом негативно воздействуя на процессы трансляции. Это исследование помогает понять механизм действия этого препарата и, возможно, будет использовано для изучения других подобных молекул. — Translation dynamics in human cells visualized at high resolution reveal cancer drug action.

Вирусология

Нейтрализующие антитела широкого спектра при ВИЧ. Помогут ли они детям?

Сейчас ВИЧ-инфекция не является приговором, так как существуют эффективные антиретровирусные препараты. Однако их прием может сопровождаться нежелательными явлениями, особенно у детей. Кроме того, существует потенциальная возможность появления мутаций вируса, снижающих эффективность препаратов. Помимо этого, терапия не воздействует на клетки-резервуары ВИЧ. Поэтому поиск альтернативного лечения, в том числе и с помощью антител, продолжается. У некоторых людей с ВИЧ-инфекцией возникают антитела широкого спектра, подавляющие виремию. Такие антитела можно использовать в качестве дополнения к терапии или в виде ее альтернативы, в особенности при плохой переносимости обычного лечения.

Международная группа исследователей провела клинические исследования такой терапии у детей с ВИЧ. Они дополняли прием антиретровирусных препаратов антителами широкого спектра, а затем продолжали терапию только антителами. Авторы показали, что получения антител достаточно для супрессии вируса у педиатрических пациентов, во всяком случае у тех, кто получал раннюю антиретровирусную терапию. — Broadly neutralizing antibody treatment maintained HIV suppression in children with favorable reservoir characteristics in Botswana, «Биомолекула»: «ВИЧ. Новая надежда».

Нанотела против гриппа

Нейтрализация антигена антителами — самый известный иммунный ответ. Тем не менее, антитела необходимы для многих других событий в иммунной системе, в том числе для запуска клеточной цитотоксичности. Этого эффекта можно добиться, используя нанотела — отдельные цепи иммуноглобулинов. Они также могут служить переносчиками дополнительных молекул, в том числе и антивирусных препаратов.

Присоединив ингибитор нейраминидазы занамивир к каппа-цепи противомышиных иммуноглобулинов, авторы обнаружили, что такая конструкция связывается с многочисленными иммуноглобулинами мыши in vivo. Занамивир при этом взаимодействует с нейраминидазой вирусов гриппа в инфицированных клетках. Вместе такой комплекс запускает в клетках цитотоксические процессы. При этом занамивир стабилизируется в плазме крови мышей. Это защитило животных от летальных доз вируса гриппа А и В, а значит, может использоваться для терапии и профилактики гриппа. — An armed anti-immunoglobulin light chain nanobody protects mice against influenza A and B infections.

Заражение вирусом — проблема не только одной клетки

Вирусы — искусные паразиты, способные подстраивать поведение и зараженых клеток, и организма под себя. Но каково находиться другим клеткам с клетками, содержащими вирусные частицы, даже если они находятся в латентном состоянии? Авторы изучили ко-культуры клеток, инфицированных и неинфицированных цитомегаловирусом. Оказалось, что инфекция приводит к образованию сложной микросреды.

В отличие от клеток, находящихся далеко от зараженной клетки, клетки, присутствующие рядом с ней, содержат вирусные белки. Они, по-видимому, попадают туда за счет внеклеточных везикул. Кроме того, клеточный цикл в них приостановлен. Авторы предполагают, что инфицированные клетки влияют на соседние, снижая в них антивирусный ответ. Вероятно, это происходит за счет передачи тех самых вирусных белков, а также микроРНК во внеклеточных везикулах. Данные наблюдения предполагается использовать для исследования того, как латентная инфекция переходит в острую фазу. — Intercellular communication within the virus microenvironment affects the susceptibility of cells to secondary viral infections, «Биомолекула»: «Экзосома — механизм координации и взаимопомощи клеток организма».

Комментарии