Nature #594 (7863) + онлайны: нанокластеры для самосборки спиральных структур, новый метод локализационной атомно-силовой микроскопии и циркулирующая опухолевая ДНК в качестве маркера рецидива

• Экология. Реки и ручьи, протекающие на поверхности земли, переносят питательные вещества и различные органические соединения со склонов холмов и суши тех районов, в которых они протекают, в моря, океаны и водохранилища, расположенные ниже по течению. Они также играют важную ресурсную роль для человека и поддерживают богатые и сложные экосистемы. При этом большое значение имеют периодически пересыхающие реки и ручьи, изученные куда менее полно, чем постоянные. Группой ученых была разработана модель мировой водной сети. Анализ этой модели показал, что пересыхающие реки и ручьи встречаются повсеместно, и большинство из ныне протекающих попадают в эту категорию. — Most rivers and streams run dry every year, Global prevalence of non-perennial rivers and streams.
• Эволюционная генетика. Исследование древних геномов изменило наше понимание истории заселения Америки и показало, что эта история была гораздо более сложной, чем считалось ранее. Авторы новой статьи рассмотрели закономерности, выявленные геномикой, которые помогают пролить свет на прошлое народов, и вместе приводят к более глубокому пониманию населения и культурной истории Америки. — Peopling of the Americas as inferred from ancient genomics.
• Молекулярка. ДНК может использоваться в качестве матрицы для построения спиральных сборок неорганических наночастиц, например, наночастиц золота. Но без таких биологических лигандов сложно получить спирали и понять механизм их образования. Нанокластеры (атомарно точные сверхмалые наночастицы размером 1–3 нм в диаметре) обещают прояснить многие сложные вопросы, связанные с обычными наночастицами и их сборками. В новой статье исследователи сообщают о синтезе гомодимерных и гетеродимерных нанокластеров золота и их самосборке в сверхструктуры: в случае гомодимерных нанокластеров — в послойные сверхструктуры, в случае гетеродимерных — в двойные и четырехспиральные сверхструктуры. Информация, обнаруженная в этой атомарно точной сборке, может способствовать фундаментальному пониманию сворачивания белков, а также пониманию сборки обычных наночастиц и супрамолекул. — Double-helical assembly of heterodimeric nanoclusters into supercrystals.
• Структурка. Понимание молекулярной динамики биомолекул на уровне одной молекулы необходимо для углубления наших знаний о молекулярных механизмах. В настоящее время существует несколько методов, позволяющих изучать динамику биомолекул в субнанометровом масштабе и в физиологически значимых условиях, один из которых — атомно-силовая микроскопия. Однако данный метод имеет ряд ограничений: ее разрешение ограничивает оценку конформационных деталей молекулы. В своей статье исследователи представили метод локализационной атомно-силовой микроскопии, основанный на реконструкции изображений, который разработан для преодоления существующих ограничений разрешения. — Localization atomic force microscopy, «Биомолекула»: «Атомно-силовая микроскопия: увидеть, прикоснувшись».
• Иммунология, рак. Макрофаги играют ключевую роль в формировании микроокружения опухоли, противоопухолевого иммунитета и ответа на иммунотерапию, что делает их важной мишенью для лечения рака. Ученые провели исследование, которое определяет вклад макрофагов, находящихся в тканях, в раннее развитие рака легких, а также определяет их в качестве мишени для профилактики и лечения рака легких на ранних стадиях. Были идентифицированы отдельные популяции макрофагов, которыми богаты рак легких человека и мыши. Ученые обнаружили, что эти популяции макрофагов различаются по происхождению и имеют четкое временное и пространственное распределение в опухолевой микросреде. — Tissue-resident macrophages provide a pro-tumorigenic niche to early NSCLC cells, «Биомолекула»: «Одураченные макрофаги, или Несколько слов о том, как злокачественные опухоли обманывают иммунитет», «Опухолевые разговоры, или Роль микроокружения в развитии рака».
• Рак. Подходы для выявления минимального остаточного заболевания после лечения онкологии необходимы для определения пациентов, которые подвержены риску метастатического рецидива. Циркулирующая опухолевая ДНК является многообещающим биомаркером рецидивов. Ученые исследовали протекание болезни и количество циркулирующей опухолевой ДНК у группы пациентов, проходящих послеоперационное лечение препаратом атезолизумаба по сравнению с контрольной группой. При этом был выявлен положительный эффект данного препарата у пациентов, содержащих в анализах данный вид ДНК и подверженных высокому риску рецидива. Эти результаты могут изменить подходы к послеоперационному лечению рака. — ctDNA guiding adjuvant immunotherapy in urothelial carcinoma, «Биомолекула»: «Метастазирование опухолей».
• Молекулярка. Ионотропные рецепторы GluD1 и GluD2 по молекулярной структуре схожи с постсинаптическими ионотропными рецепторами глутамата, но собираются в транссинаптические адгезионные комплексы. GluD представляют собой сигнальные молекулы, которые регулируют рецепторы NMDA и AMPA. Данные рецепторы отвечают за возбуждающие синаптические ответы в головном мозге, контролируют свойства синапсов и вносят критический вклад в нейропсихиатрические расстройства. GluD регулирует их работу с помощью неожиданного механизма трансдукции, который обходит их архитектуру ионотропных рецепторов и напрямую преобразует внеклеточные сигналы в ответы постсинаптических рецепторов. — GluD1 is a signal transduction device disguised as an ionotropic receptor.
• Нейрофизиология. Нейроны гиппокампа отвечают за когнитивные переменные: положение в пространстве, воспринимаемые звуки и запахи, ощущение времени. Гиппокамп строит когнитивные карты в зависимости от поставленной задачи. В своей новой работе ученые исследовали, как нейроны в дорсальном гиппокампе обрабатывают и интегрируют нейронные сигналы когнитивных и физических переменных. — Geometry of abstract learned knowledge in the hippocampus, «Биомолекула»: «GPS в нашем мозге: Нобелевская премия по физиологии или медицине 2014».
• Структурка. Метаботропные рецепторы глутамата (mGlus) играют ключевую роль в модуляции возбудимости клеток и синаптической передачи в ответ на глутамат (главный возбуждающий нейромедиатор в центральной нервной системе). В новой работе опубликована структура двух человеческих mGlu2 и mGlu4. Эти структуры обнаруживают сайт связывания G-белка, образованный тремя внутриклеточными петлями и спиралями III и IV, который отличается от соответствующего сайта связывания во всех других структурах рецепторов, связанных с G-белками. — Structures of Gi-bound metabotropic glutamate receptors mGlu2 and mGlu4.
• Структурка. Еще одна группа исследователей изучила структуру метаботробных рецепторов глутамата, которые могут существовать как в виде гомо-, так и гетеродимеров, и обладать уникальными фармакологическими и функциональными свойствами. В своей работе исследователи сообщают о четырех структурах mGlu человека подтипов mGlu2 и mGlu7. Исследования гетеродимера mGlu2 — mGlu7 подтверждают, что субъединица mGlu7 играет доминирующую роль в контроле димерной ассоциации и активации G-белков в гетеродимере. — Structures of human mGlu2 and mGlu7 homo- and heterodimers.
• Молекулярка. Докозагексаеновая кислота (ДГК) представляет собой жирную кислоту омега-3, на долю которой приходится около 20% всех мембранных жирных кислот в центральной нервной системе. Эта кислота необходима для функции и развития мозга и глаз. В эти органы она поступает из пищевых источников, преодолевая барьеры между кровью и мозгом и кровью и сетчаткой глаза с помощью MFSD2A-зависимого транспорта. В статье представлена структура MFSD2A, который состоит из двенадцати трансмембранных спиралей, разделенных на два псевдосимметричных домена. Транспортер имеет большую амфипатическую полость, которая содержит сайт связывания Na⁺ . Работа дает представление о молекулярном механизме, с помощью которого этот нетипичный крупный переносчик суперсемейства опосредует захват лизолипидов в мозг и может способствовать доставке нейротерапевтических агентов. — Structural basis of omega-3 fatty acid transport across the blood–brain barrier.
• COVID-19. Пандемию COVID-19 по-прежнему трудно контролировать — несмотря на наличие вакцин. Это может быть связано с появлением новых, более устойчивых к антителам штаммов вируса. В статье сообщается о группе из 63 человек, обследованных через 1,3; 6 и 12 месяцев после заражения, 41% из которых также получили вакцины с мРНК. Данные исследования дают основания предполагать, что иммунитет у людей, выздоровевших после заболевания, является достаточно длительным. Организм выздоровевшего человека, прошедший также вакцинацию препаратом с мРНК, будет вырабатывать антитела и В-клетки, которые должны защищать от мутировавших штаммов SARS-CoV-2. — Naturally enhanced neutralizing breadth against SARS-CoV-2 one year after infection, «Биомолекула»: «COVID-19: что мы знаем и чего не знаем».

Science #372 (6548) + онлайны: перепрограммирование макрофагов на будущее, «роящееся» поведение нейтрофилов и эхолокация у древесных мышей

• Иммунология. Клетки живут в сложной и многообразной среде, на сигналы которой они должны реагировать соответствующим образом. Такие ответы часто заключаются в регуляции экспрессии сотен генов с помощью факторов транскрипции. Как внеклеточная информация «кодируется» в активности факторов транскрипции и впоследствии «декодируется» для управления экспрессией генов, является фундаментальным вопросом биологии. В своем новом исследовании ученые сообщают о ранее неизвестной роли факторов транскрипции: они показывают, что такие факторы, как ядерный фактор-κB и p53 не только контролируют реакцию генов в настоящем, но также трансформируют клетку, чтобы контролировать экспрессию генов в ответ на стимуляцию в будущем. — Preparing macrophages for the future, NF-κB dynamics determine the stimulus specificity of epigenomic reprogramming in macrophages.
• Нейрофизиология. Одна из самых устойчивых тем в нейробиологии человека — это связь высших функций мозга с серым веществом. С поведением человека связано не только серое вещество коры головного мозга, но и глубокое серое вещество базальных ганглиев и таламуса, ствол мозга и мозжечок, а также белое вещество, которое соединяет все эти структуры. В статье представлены убедительные доказательства важности белого вещества в осуществлении и понимании механизмов поведения. На основе всестороннего анализа авторы определили структурные и генетические аномалии белого вещества, связанные с неврологическими и психиатрическими расстройствами, тем самым создав ценный ресурс для нейробиологии. — White matter and human behavior, Common genetic variation influencing human white matter microstructure.
• Иммунология, COVID-19. Лучшее понимание ответа CD4+ Т-клеток на SARS-CoV-2 имеет решающее значение для разработки эффективных вакцин следующего поколения. В своей новой работе группа исследователей проанализировала различные популяции CD4+ Т-клеток выздоравливающих пациентов с COVID-19. Характеризуя клоны Т-клеток, они обнаружили, что Т-клетки распознают небольшую консервативную иммунодоминантную область в домене, связывающем рецептор спайк-белка (RBD) SARS-CoV-2. Исследователи выделили клоны Т-клеток, которые широко реагировали на спайк-белок других коронавирусов, что может быть использовано в разработке новых вакцин против появляющихся штаммов COVID-19. — Clonal analysis of immunodominance and cross-reactivity of the CD4 T cell response to SARS-CoV-2.
• Генетика, SARS-CoV-2. Запрограммированный сдвиг рамки считывания — процесс, в ходе которого рамка считывания изменяется на стыке между открытыми рамками считывания. Это является ключевым событием во время трансляции генома коронавируса, который позволяет синтезировать вирусную РНК-полимеразу и белки. В статье представлена структура рибосомы млекопитающих, праймированной для сдвига рамки считывания вирусной РНК. Вирусная РНК принимает структуру псевдоузла, которая располагается у входа в канал рибосомной информационной РНК. Это вызывает обратное проскальзывание вирусной РНК, что приводит к смещению рамки считывания трансляции на минус-1. — Structural basis of ribosomal frameshifting during translation of the SARS-CoV-2 RNA genome.
• Иммунология. Нейтрофилы, ключевые участники врожденного иммунного ответа, проникают в воспаленные и инфицированные ткани в большом количестве. Выделяя хемоаттрактанты, которые действуют через рецепторы, связанные с G-белками (GPCR) на соседних клетках, нейтрофилы используют эту форму межклеточной коммуникации и координируют свою охоту на патогены (например, бактерии) как рой насекомых, инициируя агрегацию всей популяции. В настоящее время до конца неизвестно, как прекращается эта реакция скопления. Выяснилось, что одним из механизмов является десенсибилизация этих GPCR с помощью тех же хемоаттрактантов с участием GPCR-киназы 2. — Swarming motility in host defense, Neutrophils self-limit swarming to contain bacterial growth in vivo.
• Зоология. Эхолокация — это форма ориентационного поведения, при которой некоторые животные могут оценивать окружающую среду в условиях, когда зрение неэффективно. Эхолокация развита у летучих мышей и зубатых китов. Недавно было высказано предположение, что древесная мышь Typhlomys chapensis из семейства грызунов Platacanthomyidae может эхолотировать. Так же есть три других вида в роде мышей Typhlomys, которые имеют сходные поведенческие и морфологические черты, что позволяет предположить, что эхолокация может быть общей чертой в этом роде. В своей работе исследовательская группа провела поведенческий, морфологический, геномный и функциональный анализ и представила явные доказательства поведенческого использования эхолокации в условиях полной темноты, что было подтверждено конвергенцией морфологии ушной кости и генов, связанных со слухом, с другими эхолокационными млекопитающими. — Echolocation in soft-furred tree mice.
• Физиология растений. Растительные нуклеотид-связывающие рецепторы с богатыми лейцином повторами (NLR) регулируют иммунитет и гибель клеток.У Arabidopsis подсемейство «вспомогательных» NLR требуется для многих «сенсорных» NLR. Один из таких «вспомогательных» рецепторов — NRG1.1, — обеспечивает приток цитоплазматического Ca²⁺ в клетки растений. NRG1.1-зависимый приток Са²⁺ и гибель клеток зависят от блокаторов Са²⁺ и последующей гибели клеток. Таким образом, они напрямую передают сигналы клеточной смерти. — Plant “helper” immune receptors are Ca2+-permeable nonselective cation channels.