Nature #569 (7757) + онлайны: хитросплетения ядерных сетей, фокусирование на молекулах и обучение с помощью дофамина

• Онкология, геном. Зачастую ученые для исследования онкозаболеваний характеризуют геном на ранних стадиях болезни. В то же время существуют свидетельства того, что в организме больного при развитии рака от ранней к поздней стадии происходят геномные изменения. Получается, что геномный ландшафт, полученный на начальном этапе онкозаболевания, будет отличаться от профиля раковых клеток на поздних стадиях. В своей новой работе ученые из Франции представили выборку соматических изменений, наблюдаемых в 617 случаях рака молочной железы. Среди таких изменений оказались: увеличение частоты соматических мутаций, повышенное разнообразие клонов раковых клеток и различные уровни экспрессии генов. — Genomic characterization of metastatic breast cancers.
• Молекулярка, деградация белков. Прохождение белков внутрь митохондрий обеспечивает так называемый ТОМ-комплекс (translocase of the outer membrane). При этом белок-предшественник как бы сшивает внутреннюю и внешнюю мембрану митохондрии, образуя сайт импорта. Но любой процесс не идеален, и во время прохождения белка сквозь мембрану могут возникать дефекты. Недавно ученым удалось обнаружить «контролера», который обеспечивает качественный захват белков внутрь митохондрии у дрожжей. Им оказался убиквитин Ubx2, который препятствует проникновению внутрь сайта импорта любых посторонних веществ. Благодаря этому клетка дрожжей оказывается защищенной от протеотоксического стресса. — Mitochondrial protein translocation-associated degradation, биомолекула: Вездесущий убиквитин.
• Нейробиология. Дофамин — нейромедиатор, который имеет важное значение для мотивации работы за вознаграждение. В процессе обучения животные, выполняющие определенные задания, испытывают выброс дофамина в предвкушении ожидаемой награды. Однако любопытно, что регуляция высвобождения дофамина влияет на разные функции. В новой статье Nature ученые рассказывают о том, что в зависимости от типа сигнала, который поступает в прилежащее ядро мозга, животное может испытывать мотивацию или же настраиваться на обучение. — Dissociable dopamine dynamics for learning and motivation, биомолекула: Дофаминовые болезни.
• Эмбриология, клеточная биология. Внутренняя сторона мембраны ядра выстлана фибриллярной сетью — ядерной ламиной. Эта структура участвует в организации хроматина и определяет пространственное расположение наследственного материала. Ученые из Германии и Нидерландов смоделировали ядерные карты, на которых представлена структура ядерных ламин в клетках эмбриона мышей. При этом выяснилась любопытная особенность — оказывается, внутренняя сеть ядерной мембраны не наследуется от материнского организма, а создается de novo уже после оплодотворения. — Genome—lamina interactions are established de novo in the early mouse embryo, биомолекула: Ядерная ламина и пространственная организация хроматина у дрозофилы.
• Палеонтология. До недавнего времени казалось, что свидетельства существования древних грибов отсутствуют в истории Земли. Однако группе ученых из Льежского университета удалось опровергнуть это убеждение. Исследователи сообщают о найденных окаменелостях протерозойской эры, которые можно однозначно идентифицировать как грибы. Находке Ourasphaira giraldae, обнаруженной в Северной Канаде, около миллиарда лет. Таким образом, предполагаемая дата появления грибов на Земле отодвигается как минимум на полмиллиарда лет назад. — Early fungi from the Proterozoic era in Arctic Canada, биомолекула: Недооцененный потенциал грибов.
• Структура ДНК, диабет. Ученые из США провели масштабное исследование природы диабета. Им удалось провести секвенирование геномов 20 тысяч пациентов с диабетом 1 типа и 25 тысяч добровольцев, не страдающих этим заболеванием. При этом исследователи обнаружили несколько редких вариантов генов, которые обеспечивают защиту от диабета. — Exome sequencing of 20,791 cases of type 2 diabetes and 24,440 controls, биомолекула: Кардиопротекция при сахарном диабете.
• Микроскопия, новые технологии. Атомно-силовой микроскоп позволяет получать изображения отдельных молекул и их поверхностей. Однако в случае громоздких молекул со сложным рельефом качество изображения неизбежно падает, так как объект оказывается не в фокусе. Ученые из Гисенского университета в Германии предложили новый способ работы с такими «проблемными» образцами. Выяснилось, что поддержание постоянной силы тока, передаваемой на иглу кантеливера, держит молекулу в фокусе микроскопа. Исследователи уже провели тестовые испытания и получили качественные изображения сложной молекулы — трифенилового радикала. — Imaging tweak reveals chemical bonds inside bulky molecules, биомолекула: Атомно-силовая микроскопия: увидеть, прикоснувшись.

Science #364 (6442) + онлайны: горизонтальная антибиотикорезистентность, страх под контролем GABA и митохондриальное потомство

• Антибиотикорезистентность, клеточный транспорт. Всё большее распространение устойчивости бактерий к антибиотикам становится одной из главных проблем мирового здравоохранения. Бактерии при взаимодействии с лекарственными препаратами могут выжить, если они уже получили плазмиду с генами устойчивости к данному антибиотику. Процесс передачи плазмид между бактериями называется горизонтальным переносом ДНК, и в этом процессе всё еще остается много белых пятен. Ученым из Лиона удалось описать механизм, с помощью которого бактерии могут экспрессировать гены устойчивости даже в присутствии антибиотиков. Оказалось, что в процессе горизонтального переноса участвует неспецифический насос AcrAB-TolC, способный буквально выбрасывать из бактериальной клетки попавшие внутрь антибиотики. Любопытно, что эта же помпа выкачивает из клетки тетрациклин. — Role of AcrAB-TolC multidrug efflux pump in drug-resistance acquisition by plasmid transfer, Disseminating antibiotic resistance during treatment, биомолекула: Антибиотики прямо под нашим носом, спецпроект Антибиотики и ан­ти­био­ти­ко­ре­зи­стент­ность.
• Иммунология. В мокроте пациентов, больных бронхиальной астмой, часто обнаруживаются микроскопические образования — кристаллы Шарко-Лейдена. Они представляют собой продукты синтеза эозинофилов и обычно высвобождаются при их распаде. Выделение кристаллов Шарко-Лейдена связывают аллергическими реакциями (например, при астме) и инфекциями, вызываемыми гельминтами. В недавнем европейском исследовании было продемонстрировано, что именно эозинофильные кристаллы являются мощными стимуляторами аллергического воспаления. Это выяснилось на эксперименте с использованием мышей. Введение в организм особых антител против галектина-10 (Gal10) способствовало растворению кристаллов Шарко-Лейдена. — Protein crystallization promotes type 2 immunity and is reversible by antibody treatment, Crystal-clear treatment for allergic disease, биомолекула: LTP: маленькие виновники больших неприятностей.
• Нейробиология. Пирамидальные нейроны гиппокампа во многом определяют адаптивное поведение животных благодаря тому, что обеспечивают запоминание событий в контексте места и времени. При этом организму важно разграничивать разные группы пирамидальные нейронов в процессе запоминания: при поступлении определенных сигналов в работу включается лишь часть клеток, в то время как остальные исключаются из процесса за счет торможения. Ученые из Венгрии обнаружили, что для формирования адаптивного ответа важны нейроны ГАМК-ергической системы, которые получают моносинаптические сигналы с информацией о состоянии окружающей среды. Благодаря GABA-ергическим пирамидальным нейронам организм способен запоминать состояния страха и контролировать контекстуальную память. — Brainstem nucleus incertus controls contextual memory formation, биомолекула: Спокоен как GABA.
• Наследование, ДНК. У человека митохондриальная ДНК (мтДНК) наследуется преимущественно по материнской линии. При этом мутации наследственного материала митохондрий также могут тянуться из организма матери к потомку и вызывать наследственные заболевания. Для исследования передачи наследственных мутаций ученые из Великобритании провели сравнительный анализ 1500 пар «мать-потомство», разделенных на три группы: те, у которых мтДНК была одинаковой; те, у которых последовательности мтДНК сохранялись только у матери, и, наконец, те, у которых новые последовательности появлялись у потомка. При этом выяснилось, что материнский организм передает ребенку те мтДНК, которые были предварительно «согласованы» с ядерным геномом матери. Ученые связывают это с тем, что женская линия выбирает наиболее жизнеспособные последовательности для передачи потомству. — Germline selection shapes human mitochondrial DNA diversity, биомолекула: Трое в лодке: о легализации замены митохондрий.
• Структурка. Цитокины — небольшие пептиды, способные взаимодействовать с рецепторами клеток и тем самым активировать сигнальные клеточные пути. При этом цитокины способны стабилизировать рецепторы путем их димеризации, что в конечном итоге влияет на выходной сигнал. Для изучения этого эффекта ученые из США воспроизвели серию димерных лигандов для рецептора эритропоэтина, которые отличались по расстоянию и углу наклона между мономерами. Выяснилось, что пространственное расположение мономеров влияет на силу активации и определяет способ передачи клеточного сигнала. Управление димеризацией лигандов позволит создавать терапевтически важные системы рецепторов цитокинов и факторов роста. — Topological control of cytokine receptor signaling induces differential effects in hematopoiesis.
• Структурка. Рецепторы, сопряженные с G-белком (GPCRs, G protein—coupled receptors) представляют собой исключительно подходящие мишени для разработки лекарств. Известно, что GPCRы в активном состоянии обладают более высоким сродством к агонистам, чем в неактивном. Для того, чтобы разобраться с молекулярными причинами сродства рецепторов, ученые из Великобритании описали четыре кристаллические структуры адренорецептора в активном состоянии. Выяснилось, что в активном состоянии рецептор имеет бóльшую площадь сайта связывания (на 20-40% выше по сравнению с неактивным состоянием). Это обеспечивается в том числе благодаря водородным связям, которые в активном состоянии были короче, а также за счет увеличению общего числа контактов между рецептором и лигандом. — Molecular basis for high-affinity agonist binding in GPCRs, биомолекула: Структуры рецепторов GPCR «в копилку».
• Экология, сохранение видов. Принятая в экологическом сообществе аксиома гласит, что сохранение видов должно обеспечиваться за счет сохранения естественной среды их обитания. Однако реальность гораздо сложнее, ведь среда обитания — это динамичная и постоянно изменяющаяся система. Американские исследователи разбирались в этой проблеме на примере популяций лосося, обитающих в реках Аляски. Выяснилось, что в целом относительная продуктивность лососевых сообществ поддерживается за счет изменчивости популяций в пространственных и временных масштабах. — Shifting habitat mosaics and fish production across river basins.
• Микробиология. Ученые обнаружили любопытную особенность бактерии Legionella pneumophila, благодаря которой она успешно инфицирует клетки хозяина. Это возможно благодаря белку SidJ, который продуцируется легионеллой. Белок SidJ препятствует слиянию хозяйских «санитаров»-лизосом с вакуолью, в которой содержится легионелла. Любопытно, что активация этого белка происходит благодаря кальмодулину уже в клетке хозяина. — Bacterial pseudokinase catalyzes protein polyglutamylation to inhibit the SidE-family ubiquitin ligases, биомолекула: Экзосома — механизм координации и взаимопомощи клеток организма.