Nature #593 (7859) + онлайны: аутоантитела, мешающие побороть коронавирус, нейроиммунология ран и как не промахнуться языком по мороженому

• Коронавирус. Уже довольно хорошо описана патологическая составляющая активации системы врожденного иммунитета при тяжелом течении COVID-19, а вот вовлечены ли в эти процессы аутоантитела — антитела, действующие против собственного организма, — изучено не было. Оказалось, что у пациентов с тяжелым течением COVID-19 вырабатывается огромное количество таких антител. Самое неприятное, что эти антитела направлены против иммунной составляющей — цитокинов, хемокинов, компонентов комплемента и белков клеточной поверхности — необходимых для защиты от вируса. Более того, в модели инфекции SARS-CoV-2 на мышах показано, что мышиные суррогаты таких антител усугубляют тяжесть течения заболевания. Кроме того, выявлены ассоциации аутоантител к тканевым антигенам с конкретными клиническими характеристиками и тяжестью заболевания. — Diverse Functional Autoantibodies in Patients with COVID-19.
• Редактирование генома, молекулярка. Технологии редактирования генов с помощью системы на основе CRISPR потенциально способны исправлять нарушения в генах, приводящих к развитию разных заболеваний. Опыты in vivo на нечеловекообразных обезьянах — обязательная ступень перед использованием этой системы для людей. Известно, что некоторые мутации гена, кодирующего фермент PCSK9, приводят к повышению уровня холестерина, и, как следствие, к повышению риска развития атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний. Группа американских ученых показала, что однократное введение CRISPR-«редакторов», доставляемых с помощью липидных наночастиц, привело к практически полному «выключению» PCSK9 в печени макак и значительному снижению в крови липопротеинов низкой плотности. Особенно важно, что эти изменения сохранялись в животных на протяжении восьми месяцев. Это еще один шаг к возможному продуктивному применению «редакторов» CRISPR для точных однонуклеотидных изменений терапевтических генов-мишеней в печени и, возможно, мишеней в других органах. — In vivo CRISPR base editing of PCSK9 durably lowers cholesterol in primates, «Биомолекула»: «Генная терапия: познакомьтесь с лекарствами будущего».
• Нейробиология. В организме человека образуются тысячи антисмысловых транскриптов — последовательностей РНК, регулирующих эпигенетическое состояние, транскрипцию, стабильность РНК и трансляцию. Один из таких транскриптов — MAPT-AS1 — содержит повторы MIR, подавляющие трансляцию тау-белка, нарушения в котором приводят к развитию нейродегенеративных заболеваний. Примечательно, что снижение экспрессии MAPT-AS1 или хотя бы отдельных фрагментов MIR приводит к повышенному содержанию тау-белка и коррелирует с образованием патологических форм тау-белка в мозге. — MIR-NATs repress MAPT translation and aid proteostasis in neurodegeneration, «Биомолекула»: «Кодирующие некодирующие РНК».
• Иммунология. Воспаление, возникающее при повреждении тканей, должно четко регулироваться, чтобы не мешать заживлению. За восстановление поврежденной ткани отвечают, в том числе, тканевые резидентные макрофаги. Оказалось, что запуск программы репарации макрофагами контролируется сенсорными нейронами. Продуцируемый механорецепторами нейропептид TAFA4 способствует выработке макрофагами цитокина IL-10 в ответ на повреждение кожи при солнечных ожогах. TAF4 стимулирует работу макрофагов IL-10+TIM4+, снижающих воспаление и способствующих регенерации. Таким образом, в этой работе показана нейроиммунная регуляция, запускаемая нейропептидом. — Sensory neuron-derived TAFA4 promotes macrophage tissue repair functions.
• Молекулярка. Убиквитинирование — это распространённая посттрансляционная модификация белков эукариот. Убиквитинирование также служит “меткой” проникающих в клетки бактерий, чтобы запустить процесс антибактериальной аутофагии. Оказалось, что на поверхности бактерий Salmonella убиквитин навешивается вовсе не на белки, а на липидную часть липополисахарида (ЛПС), и в этом участвует белок RNF213. Таким образом, по-видимому, запускаются автономные иммунные реакции на внутриклеточном уровне. — Ubiquitylation of lipopolysaccharide by RNF213 during bacterial infection, «Биомолекула»: «Вездесущий убиквитин».
• Нейробиология. В течение дня каждый из нас совершает множество движений языком, когда говорит, ест, пьет или просто облизывает мороженое. Но при этом мы совершенно не задумываемся, какая часть мозга контролирует мельчайшие и точные движения языка. В исследованиях на мышах выяснилось, что при фотоингибировании переднебокового отдела моторной коры мыши облизываются, но не могут правильно подстроить движение языка, чтобы достать до водной струи, чтобы попить. Интересно, что в коре можно детектировать сигналы, свидетельствующие об «онлайн» контроле точности движений и оценке того, достал язык до цели или нет. — Cortex-dependent corrections as the tongue reaches for and misses targets.
• Иммуногенетика. Для поиска причин развития диабета I типа (D1T) использовали сочетание метода полногеномного поиска ассоциаций (GWAS) с анализом хроматина и секвенирования на уровне отдельных клеток. Оказалось, что риск развития D1T ассоциирован с обогащением цис-регуляторных элементов в Т-лимфоцитах и клетках поджелудочной железы, отвечающих за экзокринную функцию. Подобные данные подтверждают важность крупномасштабных исследований на уровне всего генома и эпигеномики отдельных клеток для понимания причин развития сложных заболеваний. — Interpreting type 1 diabetes risk with genetics and single-cell epigenomics, «Биомолекула»: «Сахарный диабет I типа, или Охота на поджелудочную железу».
• Вирусология, фармакология. Геном вирусов, как правило, совсем небольшой; тем не менее, в нем должно быть закодировано достаточно информации для того, чтобы вирусы поддерживали себя. Эволюция вирусов шла таким образом, что одна и та же нуклеотидная последовательность одновременно может кодировать 2 или больше белков за счет сдвига рамки считывания. Кроме того, вирусы могут использовать для своих нужд белки клетки хозяина. В новом номере Nature приведен обзор, подробно разбирающий типы и механизмы нетрадиционной экспрессии генов у вирусов, а также рассматривающий, как это можно использовать для поиска новых мишеней в борьбе с вирусами. — Unconventional viral gene expression mechanisms as therapeutic targets.

Science #372 (6544) + онлайны: «фабрики трансляции» в эмбриогенезе, тактильные восприятия протезов и обучение на чужих ошибках

• Экология. Человек активно использует природу, в связи с чем многие территории требуют отдыха. При определении того, какие именно территории требуют временной консервации, в расчет принимают разные факторы — сохранение биоразнообразия животных, культурнуб ценность ландшафтов и другие. Анализ данных позволил ученым сделать вывод о том, что если в приоритет по определению охраняемой территории ставить сохранение биоразнообразия, то это позволит в большей мере сохранить и другие важные природные ценности. — Balancing conservation priorities for nature and for people in Europe.
• Коронавирус. Анализ распространения коронавируса в Бразилии показал, что после проникновения вируса в страну его распространение шло бесконтрольно в течение примерно месяца. За это время появилась более агрессивная линия вируса P.1, в которой накопилось 17 мутаций, три из которых (K417T, E484K и N501Y) — в гене, кодирующем S-белок. Появление нового варианта Р.1 параллельно с усложнением политической обстановки и значительным неравенством населения привело к резкому распространению болезни. — Spatiotemporal pattern of COVID-19 spread in Brazi, Genomics and epidemiology of the P.1 SARS-CoV-2 lineage in Manaus, Brazil.
• Эмбриология, молекулярка. Во время эмбрионального развития осуществляется точный контроль экспрессии определенных генов, в результате чего формирование органов происходит в точное время и в нужном месте. Отслеживая динамику трансляции в эмбрионе дрозофилы, удалось обнаружить «фабрики трансляции» — кластеры мРНК и системы трансляции, в которых синтез белка на идентичных мРНК идет неодинаково во времени и пространстве. Таким образом, наблюдение за динамикой трансляции мРНК в живом многоклеточном организме открывает возможности понимания регуляции генов во время развития. — Imaging translation dynamics in live embryos reveals spatial heterogeneities, «Биомолекула»: «Лаборатория молекулярных основ эмбриогенеза: от гена к признаку».
• Эволюция. Книга Чарльза Дарвина «Происхождение человека» была опубликована в 1871 году. С тех пор она является основой для исследований происхождения и эволюции человека. Интересно, что современные исследования биологической и культурной эволюции отражают идеи Дарвина. Три его идеи подтверждаются современными исследованиями. Мы действительно имеем схожие характеристики (генетические, связанные с развитием; физиологические; морфологические, когнитивные и психологические) с нашими ближайшими родственниками — человекообразными обезьянами. Кроме того, люди способны к сотрудничеству на высоком уровне, что поддерживается моральными и социальными нормами. И, наконец, люди довольно сильно продвинулись в социальном обучении, которое наблюдается даже у других приматов. Дарвин уделял особое внимание роли культуры, и об этом не стоит забывать! — Modern theories of human evolution foreshadowed by Darwin’s Descent of Man.
• Эпидемиология. Помимо коронавируса, есть и другие зоонозные вирусы, способные вызывать заболевания человека. Первая подтвержденная вспышка высокопатогенного вируса птичьего гриппа (HPAIV) у птиц была зарегистрирована в Шотландии в 1959 году с подтипом гриппа A H5N1. Этот вирус и его реассортанты по всему миру вызывают тысячи вспышек заболеваний и смерти среди домашних и диких птиц. В связи с этим стоит уделять внимание строгому мониторингу заболеваний, особенно ввиду зоонозного потенциала вирусов и благодаря тому факту, что Евразия и Африка сейчас переживают новую волну вспышек заболеваний, вызванных высокопатогенным вирусом птичьего гриппа H5Ny. — Emerging H5N8 avian influenza viruses.
• Нейробиология. Часто мы осваиваем что-то методом проб и ошибок, но как учиться на чужих ошибках или использовать сходный опыт, приобретенный в другой ситуации, и какая часть мозга за это отвечает? При сравнении активности мозга при непосредственном собственном опыте (локальный) и обучения по модели (нелокальный опыт) оказалось, что нелокальный опыт приводит к образованию обратных нейронных воспроизведений после получения вознаграждения с временной задержкой. Это обратное воспроизведение кодировало только нелокальный опыт и физиологически отличалось от более быстрого прямого воспроизведения. Важно, что путь обратного воспроизведения с подкреплением наиболее полезен для будущего поведения. — Experience replay is associated with efficient nonlocal learning.
• Нейробиология протезирования. Для достижения точности движений необходима двусторонняя нейронная связь между мозгом и периферическими отделами тела. Информация от кожи, суставов, мышц поступает в мозг, а кроме того, контролируется визуально. При тетраплегии эта связь прерывается в обоих направлениях на уровне спинного мозга. Протезы рук, управляемые интерфейсом мозг-компьютер помогают людям с тетраплегией, однако визуального контроля недостаточно. Добавление дополнительного двунаправленного канала, воспринимающего и передающего информацию о тактильном контакте от протеза существенно улучшает контроль и управление. — A brain-computer interface that evokes tactile sensations improves robotic arm control, Putting touch into action, «Биомолекула»: «Что такое нейропротезирование? Это вредно?».
• Физиология, структурка. Рецептор к меланокортину 4 (MC4R) у млекопитающих играет роль в регуляции приема пищи. Связывание со стимулирующим гормоном подавляет аппетит, а естественные антагонисты, наоборот, повышают аппетит. Установленная структура MC4R позволяет понять механизм активации и ингибирования рецептора за счет связывания со сходными по структуре соединениями, такими как сетмеланотида и SHU9119. Кроме того, установленная структура позволяет понять, как мутации в MCR4 влияют на нарушения регуляции массы тела. — Structure reveals the activation mechanism of the MC4 receptor to initiate satiation signaling.
• Палеонтология. Довольно хорошо изучено, как менялась растительность после промышленной революции, но изменения в предыдущие периоды изучены отрывочно. Данные, полученные из ископаемой пыльцы, показали, что за последние 18 000 лет происходило довольно много изменений, причем наиболее быстрые и глобальные изменения произошли 3-5 тысяч лет назад, и темп изменений был даже выше, чем после наступления глобального потепления и окончания ледникового периода. Это говорит о том, что антропогенный фактор влияет на изменение растительности гораздо больше, чем климатический. — Global acceleration in rates of vegetation change over the past 18,000 years.