https://www.dia-m.ru/catalog/reactive/?utm_source=biomol&utm_campaign=up-baner#reactive-order
Подписаться
Оглавление
Биомолекула

SciNat за март 2022 #2: живые носители лекарств и обутые доставщики грузов внутри клетки

SciNat за март 2022 #2: живые носители лекарств и обутые доставщики грузов внутри клетки

  • 262
  • 0,0
  • 0
  • 0
Добавить в избранное print
Дайджест

В Science Advances вышел обзор про все организмы, которые кристаллизуют карбонат кальция в своих целях — заняты биоминерализацией. Это коралловые полипы, морские ежи и даже европейские омары. Они очень разные по происхождению, но реакции биоминерализации у всех очень похожие — конвергенция в действии. Поэтому в обзоре собрали всех, проанализировали их работу и попытались понять, как их жизнь изменит глобальное потепление. Спойлер: оно уже меняет, например, лишая кораллов материала для постройки рифов. — Biomineralization: Integrating mechanism and evolutionary history.

Этот дайджест призван поддержать вашу веру в прогресс. Темные времена закончатся, а наука продолжится. В этот раз рассказываем о лечении водородом, счастье, включателях ожирения, клетках человека, которые выделяют метан, и общении морских огурцов и морских ежей.

Человек

Счастье связано со взрослением на уровне строения мозга

Биологические и психологические исследования много раз пытались ответить на вопрос «Как меняется уровень счастья с возрастом?», но результаты получали противоречивые. Судя по ним, общей закономерности нет. Зато новое исследование выяснило, что действительно связано связано со счастьем и как возраст влияет на этот параметр.

Авторы исследования сравнили МРТ головного мозга 417 японцев в возрасте от 21 до 63 лет, обратив внимание на строение отделов, которые отвечают за эмоции. По данным психологии, люди с нормальной эмоциональной регуляцией в среднем счастливее других. Ученые искали нарушения в отделах мозга и по их количеству определяли, насколько целостны эти отделы, то есть насколько хорошо они работают.

Целостность эмоциональных отделов мозга оказалась выше у более счастливых (судя по их субъективной оценке) участников. То есть уровень регуляции эмоций действительно связан с счастьем. Однако целостность тех же отделов мозга снижалась с возрастом. Согласно этим данным, при взрослении у людей возникает больше проблем с регуляцией эмоций, а значит, снижается уровень счастья. — Brain conditions mediate the association between aging and happiness.

Лечение водородом оздоравливает печень и обмен холестерина

Оказывается, стало модным лечиться водородом. Например, в виде ингаляций: газ распространяется по организму через легкие и кровь. Дело в том, что водород — сильный антиоксидант. Поэтому он действует против болезней, в ходе который развивается окислительный стресс: ревматоидного артрита, нейродегенеративных расстройств. Еще водород хорош тем, что он нетоксичен в больших дозах. Его уже проверяли на людях и на животных с разными болезнями, а теперь провели длительное исследование на здоровых крысах: давали им водород в течение 6 месяцев.

Больше всего водорода собиралось в печени животных. Со временем он менял обмен липидов: снижал уровень «плохого» холестерина и активизировал расщепление жиров. В результате у крыс снижалась масса висцерального и бурого жира. Значит, можно рассматривать водород в качестве средства лечения людей с нарушениями обмена липидов. Как и в прежних исследованиях, водород поддерживал защиту от окислительного стресса. Со временем печень начинала перенаправлять больше аминокислот на переработку, чтобы синтезировать строительные блоки для нуклеиновых кислот, например, ДНК и РНК. — Long-term and daily use of molecular hydrogen induces reprogramming of liver metabolism in rats by modulating NADP/NADPH redox pathways, «Биомолекула»: «Хороший, плохой, злой холестерин».

Причины травм от бега

Специалисты по биомеханике создали модель стопы, чтобы разобраться с причиной перегрузок костей и хрящей при беге. Оказалось, что мышцы ноги могут нагружать скелет сильнее, чем отдача, которую дает земля. Это связано с тем, что мышцы сокращаются с более высокой изменчивостью, чем меняется сила реакции опоры на землю. — Inter-strides variability affects internal foot tissue loadings during running.

Как иммунная система запускает ожирение

PD-L1 (Programmed cell death 1 ligand 1) — специальная молекула, которая тормозит активность Т-лимфоцитов иммунитета, то есть может останавливать воспаление. PD-L1 выставляют на своей поверхности дендритные клетки, которые обслуживают лимфоциты, чтобы управлять их размножением и активностью. В норме дендритные клетки жировой ткани регулярно демонстрируют лимфоцитам PD-L1.

В новом эксперименте мышам давали пищу с высоким содержанием жиров и смотрели, как будет развиваться ожирение. Обнаружили, что когда PD-L1 мало, в жировой ткани быстро появляется воспаление, и это стимулирует ожирение. То есть PD-L1 — это защита от переключения на нездоровый рост жировой ткани. Такой эффект подтверждается на людях: у пациентов с обусловленным диетой ожирением тоже проблемы с PD-L1.

Интересно, что на PD-L1 воздействует ряд противораковых терапий. Теперь ученые лучше понимают побочные эффекты такого лечения. — Innate PD-L1 limits T cell–mediated adipose tissue inflammation and ameliorates diet-induced obesity, «Биомолекула»: «В ооцитах мышей с ожирением нарушается работа митохондрий».

Новое про животных, бактерий и биомолекулы

Союз морский ежей и морских огурцов

Ежи и огурцы живут рядом, в одной донной экосистеме водорослей из рода ламинарий. Такое соседство способствует сотрудничеству: морской еж — травоядное животное, которое питается и сбрасывает на дно пищевые отложения. Морской огурец перерабатывает то, что осталось после морских ежей. В новой работе биологи изучили союзническое поведение этих организмов.

Выяснилось следующее: морские огурцы ведут себя значительно активнее, когда рядом находятся морские ежи. В окружении водорослей все они уживаются куда дружнее. При этом на сигналы тревоги от одного партнера реагирует другой. Получается, все эти организмы не просто сосуществуют, а как-то взаимодействуют и помогают друг другу защищаться от хищников. Такое сотрудничество приносит пользу обоим союзникам. — Macroalgae and interspecific alarm cues regulate behavioral interactions between sea urchins and sea cucumbers.

Внутриклеточных курьеров научили ходить новыми дорогами

Внутри клетки работают моторные белки, которые переносят «грузы», например, кинезин и динеин. Белки движутся, шагая по микротрубочкам, но при этом не могут перемещаться вдоль других «дорог» через пространство клетки. Такая целенаправленность связана с тем, что моторные белки приспособлены цепляться только к белку микротрубочек — тубулину. Но благодаря новой работе этот процесс удалось изменить.

Нейробиологи «обули» динеин: присоединили к нему фрагменты, которые связываются с ДНК. Точнее, со специальными сайтами связывания, которыми покрыли ДНК. Получившийся гибрид динеина шагал не хуже других клеточных курьеров.

ДНК — интересная трасса для моторных белков, потому что ее можно покрыть разными сайтами связывания и запустить по ней разные по специфичности моторные белки. Это поможет распределять и направлять транспорт молекул. Например, разделять разных курьеров с разными грузами на развилке так, чтобы каждый пошел в свою сторону. Также такая клеточная настройка будет задавать направление транспорта за счет разных ориентаций связывающих сайтов. — Programmable molecular transport achieved by engineering protein motors to move on DNA nanotubes, «Биомолекула»: «„Зоопарк“ ингибиторов тубулина».

Бактерия стала доставщиком для лекарственного препарата

Многие препараты слишком быстро выводятся организмом. Чтобы решить эту проблему, ученые внедрили живого курьера, который доставляет молекулы лекарства в организм. Лекарством покрыли бактерию Lactobacillus reuteri, и она справилась.

Бактерия с препаратом закрепилась в кишечнике — это увеличило длительность проникновения лекарства в организм. Систему проверяли с противораковым препаратом, и препарат, полученный от доставщика-бактерии, лучше уничтожал опухоли у экспериментальных мышей. Эту систему назвали Bacterioboat. — Bacterioboat—A novel tool to increase the half-life period of the orally administered drug.

Поставщиков метана оказалось больше, чем думали

Самые известные производители метана — археи, которые разлагают органику при отсутствии кислорода. Однако это не единственные поставщики метана: также его могут производить бактерии, растения и грибы. До недавнего времени возможность синтеза метана у не-архей была слабо изучена. Чтобы это исправить, биологи сделали эксперименты с модельными клетками очень разных организмов.

Оказалось, что почти всё живое начинает активно производить метан при определенных условиях. Так, бактерии Bacillus subtilis и Escherichia coli выделяют метан при окислительном стрессе, когда в наличии есть свободное железо — то есть не просто в присутствии кислорода, а в ответ на его активные формы. Это связано с ионами железа и активными формами кислорода — именно они вступают в реакцию с метильными группами биологических молекул. В результате образуется метан. Важно, что такой способ синтеза — неферментативный: он не ускоряется специальными белками.

В клетках других организмов производство метана запускается по той же причине — из-за окислительного стресса. Эксперимент показал: даже несколько клеточных линий человека в таких условиях начинали выделять газ. — Methane formation driven by reactive oxygen species across all living organisms, «Биомолекула»: «Метан из растений: открытие со сложной историей».

От автора дайджеста: держитесь, удачи — и до следующего дайджеста!

Комментарии