Nature #543 (7646) + онлайны: новая филогения динозавров, кроветворная роль легких и поиск неоантигенов опухолей

• Наука и общество. Спецвыпуск Nature посвящен науке в Японии. В последние годы финансирование японских университетов резко сократили, а число статей, которые японские ученые публикуют за год в журналах Web of Science, упало на несколько сотен. И хотя Япония все еще остается в числе мировых научных лидеров, правительство проводит реформы, чтобы улучшить ситуацию. — Nature Index 2017 Japan, Striving for a research renaissance, What price will science pay for austerity?, Q&A: Branching out in tough times, Profile: Yoshinori Ohsumi: The rise and rise of a biology superstar, Comment: Drawing a new bottom line, Dusting off outdated patterns, A beacon in the bush becomes an astronomy powerhouse, Comment: Research needs more competence, less ’excellence’, Comment: A call to action for equality, Engineering a gender bias, A guide to the Nature Index.
• Палеонтология. Новое филогенетическое исследование уточнило происхождение разных групп динозавров. Раньше динозавров разделяли на птицетазовых и ящеротазовых. К последним относили теропод (Tyrannosaurus rex), которых, по новой классификации, нужно считать сестринской группой птицетазовых динозавров. Еще новые данные указывают на то, что гиперплотоядность — доля мяса в рационе более 70% — независимо возникла у нескольких групп динозавров. — Palaeontology: Dividing the dinosaurs, A new hypothesis of dinosaur relationships and early dinosaur evolution.
• Экология. Выживаемость шмелей зависит от того, сколько цветущих растений встречается в радиусе 250-1000 метров от колонии. — Ecology: A helping habitat for bumblebees, Bumblebee family lineage survival is enhanced in high-quality landscapes.
• Нейробиология. В мозжечке содержится примерно 60 миллиардов гранулярных клеток — это больше, чем число всех остальных нейронов мозга вместе взятых. Раньше предполагалось, что нейроны этой группы заняты исключительно отображением сенсомоторного контекста, и их так много потому, что сенсомоторные ощущения нужно обрабатывать очень аккуратно. Но новая работа показала, что гранулярные клетки мозжечка мышей берут на себя и еще более сложные функции, и что активность разных групп этих нейронов связана с ожиданием, получением или неполучением награды. — Cerebellar granule cells encode the expectation of reward.
• Биология развития. Нейроны энтеральной системы располагаются в стенках органов пищеварительной и выделительной системы и управляют сокращениями гладких мышц этих органов. У челюстных позвоночных нейроны энтеральной системы образуются из клеток нервного гребня, который также дает начало челюстям. Поэтому ученым было интересно узнать, как развивается энтеральная нервная система у бесчелюстных. На примере морской миноги исследователи показали, что нет челюстей — нет и той популяции клеток нервного гребня, из которой у челюстных развивается энтеральная нервная система. — Ancient evolutionary origin of vertebrate enteric neurons from trunk-derived neural crest.
• Рак. Супрессорные клетки миелоидного происхождения (MDSC) помогают развитию рака простаты, а также способствуют образованию метастазов. Новая работа на мышах показала, что борьба с раком простаты эффективна только тогда, когда препараты для блокады иммунных чекпоинтов применяют совместно с таргетной терапией против MDSC-клеток. — Effective combinatorial immunotherapy for castration-resistant prostate cancer.
• Микробиология. Полисахарид рамногалактуноран II — основной компонент многих фруктов и один из самых сложных для переваривания углеводов в составе нашего рациона. Новая работа показала, что почти полным расщеплением этих молекул мы обязаны единственной бактерии нашей микробиоты — Bacteroides thetaiotaomicron. Она расщепляет 20 из 21 гликозидных связей рамногалактунорана II — практически полностью разжевывает его для нас. — Biochemistry: A wine-induced breakdown, Complex pectin metabolism by gut bacteria reveals novel catalytic functions.
• Структурка. Рецептор адипонектина не только передает сигнал эффекторам, но и сам выступает в роли одного из них. Было известно, что этот рецептор стимулирует активность клеточных церамидаз, катализирующих расщепление церамида на сфингозин и жирную кислоту. Новая работа показала, что церамидазная активность есть и у самих рецепторов адипонектина. — Structural biology: Receptors grease the metabolic wheels, Structural insights into adiponectin receptors suggest ceramidase activity.
• Экология. Когда участок моря или океана получает статус заповедника, в 71% случаев это помогает восстанавливать численность рыбных популяций. Но насколько эффективно идет процесс, зависит и от бюджета заповедника, и от числа его сотрудников. — Marine conservation: How to heal an ocean, Capacity shortfalls hinder the performance of marine protected areas globally.
• Клеточная биология. Наблюдая за микроциркуляцией в легких мышей, ученые выяснили, что около половины всех тромбоцитов образуется в легких. Они отщепляются от мегакариоцитов, которые попадают в легкие из костного мозга. Кроме того, в легких обнаружились гематопоэтические клетки, которые в случае недостатка стволовых клеток в костном мозге могут мигрировать туда и восстанавливать численность его клеток. Это означает, что легкие — важный гематопоэтический орган. — The lung is a site of platelet biogenesis and a reservoir for haematopoietic progenitors.
• Биология развития. Чем раньше в ходе эмбрионального развития произошла мутация, чем больше клеток станут ее носителями. Исследовав полные геномы клеток крови, ученые оценили частоту мутаций в раннем эмбриогенезе человека в примерно три замены на клеточное деление. Интересно, что вклады дочерних клеток с разными мутациями в генофонд клеток крови часто оказывался асимметричным, вплоть до отношения 1:2. — Somatic mutations reveal asymmetric cellular dynamics in the early human embryo.
• Рак. Хроническая миелоидная лейкемия развивается в результате постоянной активности химерной киназы BCR—ABL1. Ранее известные ингибиторы действовали на активный центр ABL1 и хорошо помогали 80% пациентов, если к ингибитору не развивалась устойчивость. Новый ингибитор работает по другому принципу — в результате его связывания киназа меняет конформацию на неактивную. Мышам при одновременном лечении лекарствами этих двух типов удалось полностью избавиться от опухолей, и рецидивов не возникло даже после прекращения лечения. — The allosteric inhibitor ABL001 enables dual targeting of BCR—ABL1.
• Нейробиология. Чтобы пронаблюдать за тем, как обучение сказывается на активности мозга мышей, исследователи вживили им в головы миниатюрные микроскопы. После этого они обучали мышей бояться определенного звукового сигнала, потому что после этого сигнала следовал удар током. Число активных нейронов в амигдале мыши коррелировало с ее ответом на стимул — на сколько времени она замирала, услышав пугающий звук. Ученые также проследили на уровне нейронов, как отличается ответ на стимул, за которым не следует ничего пугающего. — Neural ensemble dynamics underlying a long-term associative memory.
• Рак, иммунология. Американские ученые разработали методику анализа неоантигенов опухоли на примере мантинойноклеточной лимфомы. Для этого исследователи выделяли комплексы гистосовместимости и анализировали пептиды в их составе. Интересно, что все неоантигены, обнаруженные таким способом, представляли собой фрагменты иммуноглобулинов. CD4⁺ T-клетки, специфичные к таким антигенам, стимулировали уничтожение опухолевых клеток. — Antigen presentation profiling reveals recognition of lymphoma immunoglobulin neoantigens.
• Рак, молекулярка. Транскриптомы здоровых дифференцированных клеток и клеток опухоли различаются — например, первые экспрессируют гены-блокаторы клеточного цикла и факторы дифференцировки. Ученые предположили, что среди генов, которые экспрессируются у дифференцированных клеток и не экспрессируются у опухолевых, могут быть опухолевые супрессоры. Благодаря этой идее ученым удалось обнаружить, что митохондриальный белок LACTB подавляет деления клеток рака груди. — LACTB is a tumour suppressor that modulates lipid metabolism and cell state.

Science #355 (6331) + онлайны: конструктор из ДНК и белков, наблюдение за единичными дендритами и метод превосходной сборки геномов

• Биоинженерия. Биоинженеры уже давно научились собирать из ДНК довольно сложные конструкции. Чтобы связи образовывались между нужными фрагментами ДНК, их отжиг проводят при высоких температурах. Но научиться конструировать из ДНК в условиях, приближенных к клеточным, ученым бы тоже хотелось. Для решения этой задачи биоинженеры из Германии предложили использовать белковые скрепки, соединяющие две двойные спирали ДНК. Исследователям удалось сделать такие скрепки специфичными к последовательностям двойных спиралей. — Bringing proteins into the fold, Self-assembly of genetically encoded DNA-protein hybrid nanoscale shapes. См. также: ДНК-оригами: путь от гравюры до нанороботов длиной в 30 лет, Биоинженеры научились получать ДНК-структуры, сборкой и разборкой которых можно управлять.
• Генетика. Вызывающие рак мутации бывают трех типов — унаследованные от родителей, вызванные влиянием окружающей среды и возникшие в результате ошибок репликации. Американские ученые разработали метод, с помощью которого можно оценить вклады мутаций этих групп в развитие рака. Исследователи пришли к выводу, что разница в рисках развития разных видов рака на 65% процентов объясняется ошибками репликации при делениях стволовых клеток. — Genes, environment, and «bad luck», Stem cell divisions, somatic mutations, cancer etiology, and cancer prevention.
• Нейробиология. Американские исследователи провели ювелирную работу, имплантировав мышам тетроды так, чтобы электроды окружали небольшой участок единственного дендрита. Так исследователям удалось записать активности единичных дендритов мышей в течение нескольких суток. Оказалось, что частота спайков дендритов приблизительно в пять раз выше частоты спайков тела нейрона, когда мышь спит, и в десять раз больше, когда она бодрствует. Эти результаты позволяют предположить, что дендриты не просто пассивно передают сигнал телу нейрона, но и регулируют его. — Dynamics of cortical dendritic membrane potential and spikes in freely behaving rats.
• Эпидемология. Используя данные о геномах вируса Денге и местах проживания их носителей, исследователи смогли пронаблюдать картину распространения этих вирусов в Таиланде. В крупных городах, таких как Бангкок, люди, живущие на расстоянии меньше 200 метров друг от друга, с 60% вероятностью являются носителями вирусов одной линии. С ростом расстояния на порядок число линий вируса росло в семь раз, и такое отношение сохранялось с ростом плотности населения и с увеличением площади заселенного региона. Интересно, что спустя год, к началу следующей эпидемии Денге, линии вируса смешивались и становились неразличимыми. — Dengue diversity across spatial and temporal scales: Local structure and the effect of host population size.
• Молекулярка. mTORC1 — киназа, управляющая активностью клеточного метаболизма. Хорошо изучены механизмы регуляции mTORC1 аминокислотами, а теперь стали известны и некоторые детали ее регуляции холестерином. Неожиданно для исследователей оказалось, что аминокислотный транспортер SLC38A9, участвующий в аргининовой регуляции mTORC1, необходим и для того, чтобы регулировать активность mTORC1 через холестерин. — Lysosomal cholesterol activates mTORC1 via an SLC38A9—Niemann-Pick C1 signaling complex.
• Молекулярка, старение. Обнаружился механизм, связывающий уровень кофермента NAD⁺ с репарацией ДНК и, возможно, старением. Белок DBC1 ингибирует активность фермента PARP1, важного для репарации ДНК. У DBC1 есть специальный карман для NAD⁺, и когда он заполнен, DBC1 не связывается с PARP1 и не мешает репарации. Эти данные могут объяснить омолаживающий эффект, который NAD⁺ оказывает на некоторых пожилых животных. — A conserved NAD⁺ binding pocket that regulates protein-protein interactions during aging.
• Рак, молекулярка. Ингибирование киназы PI3K помогает бороться с некоторыми видами рака. Когда к ингибиторам развивается устойчивость, возрастает активность генов, управляемых рецептором эстрогена. Новая работа прояснила связь между этими явлениями. Оказалось, что ингибирование PI3K ведет к активации метилтрансферазы KMT2D. Под действием ее активности хроматин становится менее компактным, что облегчает активацию генов, управляемых эстрогеновым рецептором. Получается, чтобы помешать развитию устойчивости рака к лечению, нужно добавлять к ингибиторам PI3K ингибиторы KMT2D. — PI3K pathway regulates ER-dependent transcription in breast cancer through the epigenetic regulator KMT2D.
• Биоинформатика. Из-за особенностей распространенных технологий секвенирования биоинформатикам обычно приходится собирать геномы из очень небольших фрагментов. Число собранных контигов при этом почти всегда получается больше числа хромосом исследуемого организма. Американские ученые придумали, как улучшить качество сборки геномов с помощью данных о конформации хроматина, полученных методом Hi-C. Пользуясь новым методом, они собрали геномы двух комаров-переносчиков вируса Зика так, что число контигов оказалось таким же, как число хромосом. — De novo assembly of the Aedes aegypti genome using Hi-C yields chromosome-length scaffolds.