Nature #521(7550) + онлайны: мини-секвенатор, происхождение эукариот и влияние освещения на красоту

• Биоэтика. Новая порция рассуждений об этичности редактирования геномов эмбрионов китайскими учеными. В последние недели ни один уважающий себя научный журнал без этого не обходится. — Splice of life.
• Технология. Компания Oxford Nanopore Technologies разработала компактные (размером с ладонь) и дешевые портативные секвенаторы MinION, которые можно использовать для анализа небольших геномов — вирусных и бактериальных. Машинка подключается к компьютеру через USB и транслирует данные на экран прямо в процессе анализа. Сейчас устройства не продаются, но их уже можно испытать, оставив залог в 1000$. Всего лишь 1000$, Карл! — Pint-sized DNA sequencer impresses first users.
• Палеонтология, биоинженерия. После того, как был расшифрован геном мамонта, многие СМИ написали, что теперь не за горами и воскрешение этих вымерших животных. На самом деле, с этим существуют некоторые проблемы (главная из которых заключается в том, что мы, хотя и знаем теперь последовательность ДНК мамонта, понятия не имеем о том, как на была упакована в ядрах его клеток. А это ничуть не менее важно для работы генома мамонта, чем сама информация, записанная в ДНК). Тем не менее, ученые пытаются утешить расстроенные широкие массы, обещая сделать хотя бы морозоустойчивых слонов, подредактировав некоторые их гены с помощью CRISPR, ориентируясь на соответствующие последовательности мамонтов. — Mammoth genomes provide recipe for creating Arctic elephants.
• Эволюция, половой отбор. Правильное освещение — залог успеха. И не только для фотомоделей, но и для самцов рыбок гуппи. Оказывается, в зависимости от условий освещения, в которых живут эти рыбки, самкам кажутся более симпатичными самцы разных окрасок. Так что самцам приходится учитывать, что красиво при данных условиях освещения, а что будет смотреться так себе. — Evolution: Beauty varies with the light.
• Computer science, нейробиология. Тем, кто пытается воспроизвести нечто, похожее на мозг человека, из подручных материалов (полупроводников), конечно, не позавидуешь — потому что мозг человека кошмарно, удручающе сложно устроен. Зато такие исследователи учатся радоваться даже небольшим победам. Сейчас им, например, удалось научить свою искуственную систему классифицировать картинки 3×3 пикселя. — Computer science: Nanoscale connections for brain-like circuits, Training and operation of an integrated neuromorphic network based on metal-oxide memristors.
• Энтомология, экология. Безвкусные пестициды не дают жукам и пчелам шанса понять, что они делают что-то неправильно. Как-то это нехорошо. — Ecology: Tasteless pesticides affect bees in the field, Bees prefer foods containing neonicotinoid pesticides, Seed coating with a neonicotinoid insecticide negatively affects wild bees.
• Микробиология, иммунология. У мышей в составе микробиома обнаружилась бактерия, которая снижает количество иммуноглобуллинов A. Получается, в исследованиях иммунитета недостаточно использовать в качестве контроля сестер и братьев подопытных животных, потому что свойства иммунной системы зависят еще и от внехромосомной наследственности. — Vertically transmitted faecal IgA levels determine extra-chromosomal phenotypic variation.
• Биоинженерия. Ученые разработали роботизированную платформу, которая позволяет синтезировать молекулы РНК с модификациями или меченными основаниями в произвольных позициях. Раньше такие РНК можно было синтезировать только в крошечных количествах, а теперь можно будет делать сколько угодно и каких угодно. С помощью РНК можно манипулировать активностями генов, и даже катализировать некоторые реакции, так что новая технология очень полезна для ученых. — Synthesis and applications of RNAs with position-selective labelling and mosaic composition.
• Молекулярка. В геномах млекопитающих полно мобильных элементов, которые могут нарушить работу генов, если будут перемещаться, как попало. Но обнаруживается все больше механизмов, ограничивающих свободу транспозонов. Ученые нашли еще один — привлечение варианта гистона H3.3, который заменяет канонический гистон H3 на ДНК транспозона. Этот вариант гистона, как оказалось, подавляет перемещения мобильных элементов по геному. — Histone H3.3 is required for endogenous retroviral element silencing in embryonic stem cells.
• Регенерация. Эпикард — это оболочка сердца, которая помогает ему восстанавливаться после повреждений (шлет кардиомиоцитам сигналы, которые их поддерживают, а также привлекают периваскулярные клетки). А что же происходит, если сам эпикард оказывается поврежден? Ученые исследовали процесс восстановления этой ткани на молекулярно уровне. — Epicardial regeneration is guided by cardiac outflow tract and Hedgehog signalling.
• Эволюция. Ученые обнаружили новую группу архей, у которых удивительно много общих черт с эукариотами. Это говорит в пользу того, что первые эукариоты произошли от архей. — Evolution: Steps on the road to eukaryotes, Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes.
• Молекулярка. Аппарат Гольджи — это конвеер из мембранных цистерн, в которых белки получают правильные модификации и из которых они отправляются по назначению. Транспорт по цистернам чаще всего идет в одном и том же направлении, но иногда белки могут возвращаться и на предыдущую статию обработки. Ученые выяснили, что регуляцией направления движения белков в аппарате гольджи занимается белок CDC42. — Cell biology: Polarized transport in the Golgi apparatus, Coordinated regulation of bidirectional COPI transport at the Golgi by CDC42.
• Микробиология. Эукариотической клетке легко понять, на какой стадии жизненного цикла она находится: об этом говорят количества специальных белков — циклинов. Эти белки — не просто индикаторы, но и активные участники многих клеточных процессов, важных для правильного продолжения цикла. Интересно, что мы до сих пор не знали, как ориентируются в стадиях собственной жизни бактерии. И только теперь ученым удалось найти у бактерий Caulobacter crescentus аналог циклина — эту роль выполняет молекула циклического дигуанилата (c-di-GMP). — Cyclic di-GMP acts as a cell cycle oscillator to drive chromosome replication.
• Стволовые клетки. Ученые подобрали такие условия культивирования стволовых клеток, при которых они становятся особенно сговорчивыми. При этом стволовые клетки человека становится не просто легче содержать, но даже можно использовать для подселения в другие эмбрионы и создания химер. Кажется, биоэтикам будет, что обсудить, даже когда они разберутся с китайскими учеными, редактировавшими геномы человеческих эмбрионов. — An alternative pluripotent state confers interspecies chimaeric competency.

Science #348(6235): транскриптомы, пополнение арсенала оптогенетиков и новый способ определить, где у мушки будет голова

• Эпидемиология, иммунология. Много людей погибает не только из-за самой кори, но и из-за других инфекций, которые развиваются на фоне пониженного иммунитета после борьбы с этой болезнью. Так что вакцинация против кори может спасти много жизней. — Science Podcast: 8 May Show, Long-term measles-induced immunomodulation increases overall childhood infectious disease mortality.
• Эволюция. Еще один рассказ о недавно обнаруженных археях, похожих на эукариот. — Deep-ocean microbe is closest living relative of complex cells.
• Эволюция. Далеко не все попытки динозавров стать птицами увенчались успехом (например, всем известный археоптерикс оказался тупиковой ветвью). В Китае обнаружили самые древние на данный момент останки, о которых точно установлено, что они принадлежали предкам современных птиц. — When modern birds took flight.
• Энергетика. В ходе фотосинтеза растения расщепляют воду, чтобы использовать ее атомы водорода для синтеза углеводов. Эта реакция могла бы нам очень пригодится для получения водорода из воды под действием света. Конечно, с живыми организмами никому возиться не хочется, поэтому ученые активно пытаются создать искуственные аналоги природных катализаторов расщепления воды. И вот недавно китайским ученым(тм) удалось получить лучший такой катализатор на данный момент. — A closer mimic of the oxygen evolution complex of photosystem II, A synthetic Mn₄Ca-cluster mimicking the oxygen-evolving center of photosynthesis.
• Молекулярка. Болезни, возникающие из-за нарушения работы сигнального каскада, подконтрольного ГТФазам RAS, называют «RAS-опатиями». Для таких болезней характерен набор симптомов — предрасположенность к раку, нарушение развития нервной системы, аномалии строение черепа и кожных покровов. Теперь оказалось, что при «RAS-опатиях» страдают и астроциты, и именно из-за них в конечном итоге и возникают проблемы с развитием нервной системы. — «RASopathic» astrocytes constrain neural plasticity, Dysregulation of astrocyte extracellular signaling in Costello syndrome.
• Молекулярка. Не так важно, какие гены у человека есть, важно, какие из них работают. Большинство полиморфизмов (вариантов последовательности ДНК), связанных с болезнями, располагаются не в самих генах, а в регуляторных участках, которые управляют их экспрессией. Поэтому сейчас ученые активно собирают данные об экспрессии генов в разных тканях человека, и пытаются их обобщать. В новом номере Science опубликованы результаты нескольких работ на эту тему. — GTEx detects genetic effects, The Genotype-Tissue Expression (GTEx) pilot analysis: Multitissue gene regulation in humans, The human transcriptome across tissues and individuals, Effect of predicted protein-truncating genetic variants on the human transcriptome.
• Молекулярка. Центромеры хромосом — это места, к которым прикрепляются микротрубочки, когда приходит пора разделить генетический материал между дочерними клетками. Маркер центромер — особый гистон CENP-A, который встреается только в них. С ним связывается белок CENP-C, через который к хромосоме прикрепляется множетсво, образующих интерфейс взаимодействия с микротрубочкой. Оказалось,что CENP-C стабилизирует нуклеосомы, в составе которых есть CENP-A, и делает их более прочными. — CENP-C reshapes and stabilizes CENP-A nucleosomes at the centromere.
• Биоинженерия. В нынешнем наборе оптогенетических инструметнов уже есть каналы, которые открывают доступ в клетку для ионов натрия, и могут активировать нейроны, в которые были встроены. Логично было получить и калиевый канал, с помощью которого возбуждение нейронов можно, наоборот, погасить. Что и сделала команда биоинженеров из Италии, Америки и Германии. — Engineering of a light-gated potassium channel.
  биомолекула: «Создан управляемый светом калиевый канал»
• Молекулярка. Для проникновения в эритроцит малярийным плазмодиям Plasmodium falciparum необходимы молекулы CD55. Если таких молекул на поверхности эритроцита нет, плазмодий не может к нему прикрепиться правильным образом. — A forward genetic screen identifies erythrocyte CD55 as essential for Plasmodium falciparum invasion.
• Структурка β-галактозидазы E. coli, сделанная набирающим популярность методом крио-электронной микроскопии. — 2.2 Å resolution cryo-EM structure of β-galactosidase in complex with a cell-permeant inhibitor.
• Омики, методика. Мы уже умеем анализировать геном и транскриптом отдельной клетки, пришла пора посмотреть на ее эпигенетику. Теперь ученые научились исследовать на уровне единичных клеток доступность хроматина для нуклеаз (а где нуклеазы не могут достать хроматин, там на нем располагатся нуклеосомы со всеми их эпигенетическими метками). — Multiplex single-cell profiling of chromatin accessibility by combinatorial cellular indexing.
• Эмбриология, молекулярка. Чтобы определить, где у животного будет голова, нужно для начала задать эмбриону полярность голова-хвост. У мушки дрозофилы, любимого объекта экспериментов генетиков, определением оси голова-хвост занимает белок bicoid. Но у многих других насекомых такого белка нет. Ученые нашли другой белок, который у некоторых мушек берет на себя эту функцию bicoid, хотя и выполняет ее совершенно другим способом. — A cysteine-clamp gene drives embryo polarity in the midge Chironomus.