Nature #582 (7810) + онлайны: мишень респираторного синцитиального вируса, онкометаболиты против репарации и новая база данных структурных вариантов человеческого генома

• Происхождение жизни. Теория РНК-мира, постулирующая, что первая жизнь была представлена молекулами РНК, которые выполняли как функции катализаторов, так и выступали носителями наследственной информации, является самым широко известным гипотетическим сценарием появления жизни на Земле. Некоторые ученые, однако, считают, что вместо РНК-мира мог существовать гибридный мир ДНК и РНК, из которого потом произошла жизнь, использующая ДНК как матрицу для хранения генетической информации. И сейчас эта теория получила серьезное подтверждение: ученым удалось смоделировать систему пребиотического синтеза дезоксиаденозина и дезоксиинозина с нужной стерео- и региоселективностью, а также высоким выходом, причем исходными реагентами выступают цитидин и уридин, что свидетельствует в пользу одновременного существования рибонуклеотидов и дезоксинуклеотидов на заре жизни. — Selective prebiotic formation of RNA pyrimidine and DNA purine nucleosides, биомолекула: РНК: начало (мир РНК), РНК у истоков жизни?, К вопросу о происхождении жизни.
• Медицина, биохимия. Международный консорциум NCD Risk Factor Collaboration (NCD-RisC) опубликовал результаты масштабного исследования изменения уровня различных форм холестерина в разных популяциях с 1980 года по 2018 год. В исследовании приняло участие более ста миллионов человек старше 18 лет из более чем тысячи различных популяций. Авторы показали, что среднее по планете содержание в крови холестерина в форме, отличной от липопротеинов высокой плотности, которое считается важнейшим фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний, почти не изменилось с 1980 года. Оказалось, что, хотя высокий уровень холестерина считается прерогативой развитых стран, за прошедшие годы ситуация изменилась с точностью до наоборот: уровень холестерина в развивающихся странах увеличился, а в развитых западных странах, особенно в Европе, снизился. — Repositioning of the global epicentre of non-optimal cholesterol, биомолекула: Хороший, плохой, злой холестерин, Холестериновая страшилка, которая правит миром.
• Структурка. Американские ученые получили структуру митохондриального холокомплекса-унипортера ионов кальция в активном и неактивном (ингибированном) состоянии. У млекопитающих в состав холокомплекса входит четыре различных белка, и, выяснив архитектуру всего комплекса, ученые смогли определить и механизм работы его регуляторных субъединиц. — Structure and mechanism of the mitochondrial Ca²⁺ uniporter holocomplex.
• Зоология, экология. Многие морские организмы, особенно фильтраторы, образуют сложные конструкции из своей же слизи. Некоторые оболочники-фильтраторы сооружают слизистые «домики», диаметр которых может превышать более одного метра, однако изучать биологию их обитателей чрезвычайно трудно по причине больших глубин. Специалисты из США предложили новую технологию для реконструкции глубоководных слизистых «домиков», которая позволяет изучать жизнь образующих организмов с высоким разрешением. — Revealing enigmatic mucus structures in the deep sea using DeepPIV.
• Структурка, молекулярка. Немецкие исследователи получили структуру малого ядерного рибонуклеопротеина (snRNP) 17S U2, который играет важнейшую роль в сплайсинге мРНК. Комбинируя данные о структуре комплекса, полученные с помощью криоэлектронной микроскопии, с данными экспериментов по образованию кросс-сшивок между его компонентами, ученые смогли восстановить архитектуру snRNP U2 и механизм его функционирования. — Molecular architecture of the human 17S U2 snRNP.
• Рак, молекулярка. Давно известно, что в злокачественных опухолях нередко накапливаются специфические метаболиты из-за мутаций в разнообразных ферментах, в частности, 2-гидроксиглутарат, сукцинат и фумарат. Показано также, что эти вещества подавляют репарацию ДНК посредством гомологичной рекомбинации. В новой работе описывается молекулярный механизм этого явления. Оказывается, онкометаболиты ингибируют деметилазу лизина KDM4B, из-за чего хроматин вокруг разрывов ДНК имеет нарушения в метилировании остатка лизина 9 гистона H3, в то время как триметилирование этого остатка является важным фактором эффективной репарации через гомологичную рекомбинацию. — Oncometabolites suppress DNA repair by disrupting local chromatin signalling.
• Вирусология. Ученые выяснили механизм проникновения в клетку респираторного синцитиального вируса, который вызывает пневмонию. Вирус проникает в ресничные эпителиальные клетки воздухоносных путей, используя в качестве рецептора рецептор инсулиноподобного фактора роста-1 (IGF1R). — IGF1R is an entry receptor for respiratory syncytial virus.
• Генетика. Исследователи из США предложили метод для изучения последствий мейотического кроссинговера в сперматозоидах человека, который получил название SpermSeq. Авторы работы проанализировали геномы около 30 тысяч сперматозоидов от 20 доноров и выявили около 800 тысяч событий кроссинговера в них, а также 787 анеуплоидных гамет. — Insights into variation in meiosis from 31,228 human sperm genomes.
• Биоинженерия, биомедицина. Несмотря на успехи в создании искусственной кожи, получить кожу, которая несла бы волосы и содержала потовые и сальные железы, раньше никому не удавалось. Американские исследователи разработали систему для получения искусственной кожи со сложной структурой, присущей обычной коже, из человеческих плюрипотентных стволовых клеток. — Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells, биомолекула: Новые подробности из жизни волосяного фолликула.
• Структурка, клеточная биология. Котрансляционное внесение трансмембранных спиралей в интегральные белки, синтезирующиеся на рибосомах эндоплазматического ретикулума (ЭПР), осуществляет мембранный комплекс ЭПР (EMC), однако механизм его работы оставался неизвестен. Исследователи из США впервые получили структуру эукариотического EMC. С помощью криоэлектронной микроскопии им удалось расшифровать структуру EMC дрожжей Saccharomyces cerevisiae и детально разобраться в механизмах его работы. Оказалось, что структура EMC эукариот поразительно близка к структуре прокариотической инсертазы — фермента, выполняющего аналогичные функции в клетках прокариот, поэтому, возможно, принцип работы этих комплексов одинаков. — Structure of the ER membrane complex, a transmembrane-domain insertase.
• Структурка. Еще одна статья по структурной биологии посвящена белку паннексину-1, служащему каналом для АТФ. Исследователи не только определили структуру паннексина-1, которая, как оказалось, похожа на структуру щелевого контакта, но и установили механизм его работы. — Structures of human pannexin 1 reveal ion pathways and mechanism of gating.
• Медицина, нейронауки. Как показывает печальный опыт, нейропротекторные средства, зарекомендовавшие себя эффективными при исследованиях на грызунах, проваливаются в клинических испытаний с людьми. В новой работе установлено, что причиной может быть противоположность циркадных ритмов грызунов, являющихся ночными животными, и человека, ведущего дневной образ жизни. — Potential circadian effects on translational failure for neuroprotection.
• Нейронауки, физиология. За распознавание объектов отвечает область коры головного мозга, известная как инферотемпоральная кора. В ней удалось найти участки, ответственные за распознавание определенных категорий объектов, например, человеческих лиц, однако организация работы этого участка коры в целом плохо понятна. В новом исследовании, проведенном на макаках, удалось с низким разрешением восстановить карту объектов, формирующуюся в инферотемпоральной коре. — A map of object space in primate inferotemporal cortex.
• Молекулярка, клеточная биология. Некоторые соединения, взаимодействуя с белком-мишенью, заставляют его взаимодействовать с другим белком, что в конечном счете приводит к разрушению мишени при участии E3-убиквитинлигазы. Такие необычные ингибиторы, вызывающие быстрое разрушение белка-мишени, по-английски называют «molecular glue degrader» — «деградирующий молекулярный клей». Как показано в новой работе, белок CR8, известный как ингибитор циклинзависимых протеинкиназ, служит деградирующим молекулярным клеем для циклина K, направляя его на убиквитинирование и последующее разрушение. — The CDK inhibitor CR8 acts as a molecular glue degrader that depletes cyclin K.
• Биоинформатика, генетика. В новой масштабной работе были проанализированы структурные варианты 17795 человеческих геномов. Авторы работы разместили полученные данные в открытом доступе, основав тем самым самую большую общедоступную базу структурных вариантов человека, проаннотированных по результатам полногеномного секвенирования. — Mapping and characterization of structural variation in 17,795 human genomes.

Science #368 (6495) + онлайны: плазмиды агробактерий, заселение Карибского бассейна и иммунологическая память макрофагов и моноцитов

• Микробиология. Агробактерии, представляющие всё больший интерес для биотехнологии, несут две онкогенные плазмиды, известные как Ti- и Ri-плазмиды. Впрыскивание этих плазмид в клетки растений бактериями приводит к развитию галлов на листьях и чрезмерному образованию корневых волосков. Однако, как показало недавнее исследование, онкогенные плазмиды Ti и Ri оказались удивительно консервативны: разнообразие плазмид штаммов агробактерий, собранных за последние 80 лет, необычно низко. Также удалось установить, что различные линии агробактерий появлялись независимо несколько раз. — Unexpected conservation and global transmission of agrobacterial virulence plasmids.
• Структурка. Американские ученые получили структуру комплекса CST, играющего важнейшую роль в обеспечении стабильности генома и теломер, в виде комплекса с теломерной одноцепочечной ДНК. Авторы показали, что комплекс CST компактизует одноцепочечную ДНК подобно тому, как нуклеосомы — двуцепочечную ДНК. — The structure of human CST reveals a decameric assembly bound to telomeric DNA.
• Экология. В последние годы уровень моря повышается на 3,4 мм ежегодно. Как приспосабливаются к повышению уровня моря экосистемы, для которых он критически важен, в частности, мангровые леса? Ученые оценили, как мангры решали эту задачу в прошлом, а именно, в период от 10000 лет назад до 7000 лет назад, когда уровень моря прирастал еще сильнее, чем сейчас, в результате интенсивного таяния ледников. Они показали, что мангры могут сопротивляться увеличению уровня моря до 7 мм ежегодно путем вертикального роста, а вот против большего прироста океана они бессильны. — Thresholds of mangrove survival under rapid sea level rise.
• Иммунология. Принято считать, что иммунологическая память — привилегия T- и B-лимфоцитов. Новое исследование показало, что это не так: некая форма памяти есть также у макрофагов и моноцитов, ключевую роль в которой играют парные иммуноглобулин-подобные рецепторы типа A. — PIRs mediate innate myeloid cell memory to nonself MHC molecules.
• Рак, молекулярка. К сожалению, злокачественные клетки зачастую приобретают устойчивость в препаратам противораковой химиотерапии и перестают откликаться на лечение. Как им это удается? Австралийские ученые показали, что в условиях стресса, вызванного химиотерапией, раковые клетки переключаются на склонную к ошибкам репарацию, что повышает скорость их мутирования и, соответственно, вероятность появления клона, устойчивого к препарату. Ведущую роль в переключении на репарацию, склонную к неточностям, играет сигнальный путь mTOR. — MTOR signaling orchestrates stress-induced mutagenesis, facilitating adaptive evolution in cancer.
• Молекулярка, физиология. Чтобы стать способными к оплодотворению, сперматозоиды, появившиеся в яичках, должны попасть в придаток яичка (эпидидимис). Развитие и функционирование эпидидимиса зависит от обмена молекулярными сигналами с яичком, и при нарушениях этой связи возникает бесплодие. Японские и американские ученые показали, что дифференцировку эпидидимиса запускает связывание семенникового белка NELL2 с рецептором ROS1 в клетках эпидидимиса. Эпидидимис, в свою очередь, секретирует протеазу овохимазу-2, которая делает сперматозоиды полностью зрелыми и функциональными. — NELL2-mediated lumicrine signaling through OVCH2 is required for male fertility.
• Биотехнологии, микробиология. Установить происхождение того или иного объекта окружающей среды могут помочь микроорганизмы на его поверхности. Американские ученые разработали систему «мечения» объектов с помощью спорообразующих микроорганизмов, несущих ДНК-баркоды — последовательности-метки, указывающие на происхождение объекта. Авторы исследования показали эффективность нового подхода для установления происхождения продуктов сельского хозяйства. — Barcoded microbial system for high-resolution object provenance.
• Антропология. Одним из последних регионов Нового Света, заселенного людьми, стали острова Карибского бассейна, однако детали заселения этого региона оставались неясными. Геномный анализ 93 древних жителей Карибских островов позволил восстановить маршрут и происхождение первых поселенцев: как оказалось, регион заселялся три раза независимо. — Genomic insights into the early peopling of the Caribbean.
• SARS-CoV-2, COVID-19. Очередным регионом, в котором была изучена ранняя история распространения SARS-CoV-2, стал Нью-Йорк — один из эпицентров пандемии. Анализ 84 вирусных геномов указал на то, что вирус попадал в Нью-Йорк независимо несколько раз, в основном, из Европы и других регионов США. — Introductions and early spread of SARS-CoV-2 in the New York City area.