Nature #534 (7607) + онлайны: тёмная сторона антибиотиков, дизайн белковых многогранников, новые методы подсчёта белков в клетках

• Структурка. Ионные каналы TRPV5 и TRPV6 пропускают через себя почти исключительно кальций, и их работа зависит от мембранного потенциала. Оба этих типа каналов играют важную роль в кальциевом гомеостазе клеток эпителия. Поэтому расшифровать кристаллическую структуру таких каналов весьма важно, чтобы понимать, как бороться с некоторыми патологиями эпителия. Одна такая структура уже расшифрована: TRPV6 с разрешением 3,25 ангстрем. — Crystal structure of the epithelial calcium channel TRPV6.
• Структурка. IZUMO1 — белок сперматозоида, а JUNO — белок ооцита. В процессе оплодотворения они образуют комплекс, благодаря чему одна половая клетка распознаёт другую. Структуру этого комплекса определили с помощью рентгеновской кристаллографии. — Structure of IZUMO1—JUNO reveals sperm—oocyte recognition during mammalian fertilization, Molecular architecture of the human sperm IZUMO1 and egg JUNO fertilization complex, Structural biology: When sperm meets egg. См. также: Рецептор для сперматозоида.
• Стволовые клетки, рак. Стволовые клетки кожи мышей отличаются от своих предшественниц тем, что они синтезируют меньше белка: в них подавлены процессы трансляции. Трансляцию в стволовых клетках кожи можно ещё сильнее подавить, если после транскрипции метилировать 5’-цитозин РНК. При этом клетки становятся ещё и очень чувствительны к цитотоксическим препаратам. В состоянии постоянно подавленной трансляции стволовые клетки не могут регенерировать ни нормальные ткани, ни опухоли. Вероятно, этот факт можно будет как-нибудь использовать в лечении рака. — Stem cell function and stress response are controlled by protein synthesis.
• Энзимология, биодизайн. Гем входит в состав гемоглобина и других биомолекул. В центре этого органического образования обычно находится атом железа. Впрочем, как выяснили специалисты из университета Беркли, железо можно заменить на какой-нибудь благородный металл, и такой «гем» будет обладать каталитическими свойствами. А значит, можно делать ферменты, в состав которых будет входить такая структура. — Abiological catalysis by artificial haem proteins containing noble metals in place of iron.
• Биология развития. Сперматозоиды и яйцеклетки — клетки вполне себе специализированные, а вот продукт их слияния, зигота, даёт начало всем типам клеток зародыша, то есть является тотипотентной. При «сбросе специализации» в зиготе происходит существенная перестройка хроматина, но её до сих пор не очень-то подробно изучали. Теперь исправились. — The landscape of accessible chromatin in mammalian preimplantation embryos.
• Клеточная биология. В живой эукариотической клетке мембраны постоянно сливаются и разделяются, тем более если эта клетка образует нейромедиаторы или гормоны. В какой-то момент мембраны оказываются полуслитыми, и то, что произойдёт с ними дальше (разделятся ли они или окончательно станут единым целым), зависит от баланса между механизмами слияния и кальций-зависимыми процессами разделения. Это показали на примере клеток, выделяющих инсулин или гормоны надпочечников. — Hemi-fused structure mediates and controls fusion and fission in live cells, Cell biology: Membrane kiss mediates hormone secretion.
• Клеточная биология, биохимия. Процессы аутофагии в клетке запускаются, когда клетке отчаянно не хватает питательных веществ. При этом сперва начинает интенсивно работать АМФ-активируемая киназа AMPK. Она фосфорилирует белок FOXO3a в ядре, а тот подавляет транскрипцию гена SKP2. Это приводит к повышению количества белка CARM1, а он запускает гены, управляющие работой лизосом. В итоге лизосомы методично разрушают компоненты клетки. — AMPK—SKP2—CARM1 signalling cascade in transcriptional regulation of autophagy. См. также: Аутофагия, протофагия и остальные.
• Микробиология. Антибиотики, как известно, вредят далеко не всем бактериям. Вот, например, приём стрептомицина повышает численность бактерии Salmonella enterica, а заодно и вероятность вызываемого ей гастроэнтерита. Как выяснилось, стрептомицин активирует экспрессию гена индуцибельной NO-синтазы. Активность этого фермента повышает доступность продуктов окисления ряда сахаров для бактерий, в результате чего последние размножаются активнее. — Host-mediated sugar oxidation promotes post-antibiotic pathogen expansion, Microbiology: The dark side of antibiotics.
• Вирусология, структурка. У бактериофага ?29 есть хвост, который позволяет узнавать клетку жертвы, прикрепляться к ней и вводить в неё генетический материал вируса. Для пенетрации бактериальной клетки в хвосте ?29 имеется особый белок, формирующий в мембране микроба канал. — The bacteriophage ?29 tail possesses a pore-forming loop for cell membrane penetration.
• Вирусология. Флавивирусы в большинстве своём наносят вред человеку, ведь в их группу входят вирусы жёлтой лихорадки, гепатита С, клещевого энцефалита, Западного Нила, Зика и денге. Многие инфекции, вызванные флавивирусами, не излечиваются до конца — вероятно, частично потому, что слабо понятны механизмы их взаимодействия с клетками хозяев. Что ж, повод это исправить. — Genetic dissection of Flaviviridae host factors through genome-scale CRISPR screens, A CRISPR screen defines a signal peptide processing pathway required by flaviviruses.
• Генетика. Расшифровка генома не повлекла за собой решения всех медицинских проблем, потому что помимо собственно генов существуют ещё и белки, и об их количестве в клетке невозможно точно говорить, зная только последовательности ДНК. Или с некоторыми оговорками всё-таки можно? Разбираемся на примере лабораторных мышей с высоким генетическим разнообразием. — Defining the consequences of genetic variation on a proteome-wide scale.
• Генетика, рак. Противораковое средство рокагламид[1] подавляет образование ряда белков, воздействуя на фактор инициации трансляции eIF4A. Лекарство направляет eIF4A к таким участкам мРНК, «чтение» которых приводит к преждевременному началу трансляции. Из-за этого белка образуется меньше, чем могло бы. — Rocaglates convert DEAD-box protein eIF4A into a sequence-selective translational repressor.
• Фармакология. Новые лекарственные препараты можно искать среди множества небольших молекул (лигандов), способных обратимо связываться с белками. Проблема в том, что многие белки просто не имеют таких лигандов, и воздействовать на них лекарствами поэтому крайне затруднительно. Что ж, придётся поискать такие небольшие молекулы, которые соединяются с белками более прочными — ковалентными — связями. — Proteome-wide covalent ligand discovery in native biological systems.
• Биодизайн. Из белков можно делать объёмные многогранники, например, икосаэдры. Теоретически, такие икосаэдры можно использовать при доставке лекарств или презентации антигенов. Эти структуры реально собирать, например, в клетках кишечной палочки. — Design of a hyperstable 60-subunit protein icosahedron.

Science #352 (6292) + онлайны: слежение за РНК одной клетки, мозговые координаты знаний, кнут и пряник в борьбе с кокаиновой зависимостью

• Иммунология. При наличии чужеродных бактерий в организме Т-клетки активируются и экспрессируют компоненты системы комплемента. Это приводит к сборке NLRP3-инфламмасом (они содержат в себе одноимённый белок). Таким образом, врождённый и адаптивный иммунитет связаны ещё сильнее, чем считалось раньше. — T helper 1 immunity requires complement-driven NLRP3 inflammasome activity in CD4+ T cells.
• Молекулярка, методы. Флуоресцентные метки помогли определить, какие РНК транслируются в отдельных клетках, когда они это делают, в каких компартментах клетки и с какой интенсивностью. И всё это в реальном времени! — Real-time quantification of single RNA translation dynamics in living cells, Translation dynamics of single mRNAs in live cells and neurons, Seeing translation.
• Нейробиология. Казалось бы, очевидная вещь, но только сейчас её подтвердили экспериментально: пристрастие к кокаину нельзя ослабить наказаниями. С другой стороны, поощрение правильных действий кокаинозависимых тоже не делает лучше. Оно вообще приводит к тому, что они практически перестают обращать внимание на результаты своих поступков. — Carrots and sticks fail to change behavior in cocaine addiction.
• Нейробиология. Клетки решётки в энторинальной коре создают координатную сетку пространства, точнее, представление животного о ней. Судя по всему, немалая часть информации другого толка тоже хранится в мозге упорядоченно, согласно некой внутренней системе координат из шестигранников. — Organizing conceptual knowledge in humans with a gridlike code.
• Биохимия, биосенсоры. Никотинамидадениндинуклеотид (NAD+) — важная молекула, которая участвует во многих реакциях в митохондриях, ядре и цитоплазме. Теперь разработан флуоресцентный сенсор, способный отслеживать количество NAD+ по крайней мере в митохондриях живых клеток. — Biosensor reveals multiple sources for mitochondrial NAD+.
• Экология. Толщину годовых колец североамериканских деревьев соотнесли с погодными условиями соответствующих лет в местах их обитания и на основе этого анализа сделали вывод, в каких районах континента леса с высокой долей вероятности будут стоять и через 55 лет. — Northeastern North America as a potential refugium for boreal forests in a warming climate.