Молекулярка

Как cGAS-подобные ферменты защищают бактерии

Фермент циклоГМФ-АМФ-синтаза, или cGAS — это «сенсор» ДНК, который связывается с ней и помогает нашему иммунитету распознать «заболевшую» клетку. У бактерий, однако, есть похожая хитрая система, состоящая из cGAS-подобных ферментов и различных эффекторных белков, которые убивают бактерии при заражении фагом. В составе этой системы есть области Cap2 и Cap3, которые кодируют белки, необходимые для защиты от инфицирования. Как именно они это делают, рассказывает новая статья, опубликованная в мартовском Nature: они способствуют связыванию cGAS с белками-мишенями в процессе, напоминающем конъюгацию убиквитина. Вирусы, однако, умеют деактивировать эту систему, связываясь с циклоАМФ-ГМФ в составе cGAS. — Ubiquitin-like Conjugation by Bacterial cGAS Enhances Anti-phage Defence, «Биомолекула»: «Вездесущий убиквитин».

Солнечные каротиноиды

Пока мы пытаемся уловить первые солнечные лучи с наступлением весны, фотогетеротрофные бактерии для этого эволюционировали себе целые системы. Например, протеородопсины позволяют их обладателям «собирать» свет в верхних слоях океана и вести фототрофный образ жизни. Есть и родственные им ксантородопсины, свет к которым поступает от светособирающих кетокаротиноидов. Долго не удавалось обнаружить, какие именно каротиноиды собирают и передают свет на протеородопсины. Наконец, новая работа в Nature приоткрывает завесу этой тайны: с помощью функциональной метагеномики исследователи обнаружили передачу световой энергии от широко распространенных зеаксантина и лютеина к ретинальной части ксантородопсинов и протеородопсинов. — Phototrophy by antenna-containing rhodopsin pumps in aquatic environments, «Биомолекула»: «Фотосинтез в образах».

Клетки, потерявшие опору

Большинству клеток для нормального выживания необходим субстрат, адгезия к которому активирует их сигнальные пути. Потеряв «опору», в здоровом состоянии такие клетки подвергаются апоптозу. Однако опухолевые клетки часто теряют связь с окружающими тканями, позволяя раку прогрессировать. При этом клетки меняют свою морфологию и образуют небольшие полусферические выпячивания плазматической мембраны, называемые пузырьками. Исследователи, опубликовавшие свою работу на прошедшей неделе в Nature, выяснили, что образование пузырьков и позволяет неадгезивным опухолевым клеткам избежать апоптоза. Оказывается, такие пузырьки — мощные сигнальные органеллы, запускающие сигнальные каскады для выживания клетки. — Blebs promote cell survival by assembling oncogenic signalling hubs, «Биомолекула»: «Апоптоз, или Путь самурая».

Обходной путь лечения гемопоэтической недостаточности

Пойкилодермия с нейтропенией — заболевание, связанное с дефектами продукции клеток крови, является следствием мутации в 3’-5’-экзонуклеазе РНК USB1. Группа исследователей, опубликовавшая результаты своей работы в Science, определила молекулярный механизм этого заболевания: экзонуклеаза USB1 удаляет дополнительные аденозины с 3’-конца микроРНК, которые, если их не удалить, способствуют деградации микроРНК, необходимых для развития крови. Более того, блокирование фермента, добавляющего дополнительные аденозины к микроРНК, также восстанавливает производство клеток крови в мутантных условиях, что является многообещающей терапевтической стратегией. — USB1 is a miRNA deadenylase that regulates hematopoietic development, «Биомолекула»: «Кем быть? Как гемопоэтическая стволовая клетка выбирает профессию», «МикроРНК — чем дальше в лес, тем больше дров».

Гибридные рецепторы из риса и верблюда

Иммунитет растений не отличается таким совершенством, как иммунитет млекопитающих: специфичность рецепторов врожденного иммунитета растений не может быстро меняться в ответ на новые патогены. Однако ученые нашли способ расширить круг патогенов, которые могут распознавать растения, сконструировав им новые рецепторы. Они модифицировали NLR рецепторы риса, использовав их в качестве каркаса для нанотел (однодоменных фрагментов антител) верблюдовых, которые распознают флуоресцентные белки. Растения, экспрессирующие эти химерные рецепторы, при введении флуоресцентных белков демонстрировали иммунный ответ. — NLR immune receptor–nanobody fusions confer plant disease resistance, «Биомолекула»: «Терапевтические антитела», «Готовим ГМ-рис вместе».

Физиология

Мозг vs. сердце: кто кем управляет на самом деле?

От страха сердце забилось чаще... Или наоборот? Может ли учащенное сердцебиение само по себе вызвать тревогу? На этот вопрос постарались найти ответ исследователи в следующей работе из последнего выпуска Nature. Исследователи использовали специальный оптогенетический кардиостимулятор для клеток, отвечающих за сердечный ритм, чтобы вызвать тахикардию у мышей. Они обнаружили, что оптически вызванная тахикардия усиливала тревожное поведение у животных, но степень тревоги при этом зависела и от внешних обстоятельств. Это говорит о том, что в развитии эмоциональных состояний участвует как ЦНС, так и процессы, происходящие в теле. Помимо этого, исследователи обнаружили и области мозга, которые активировались при тахикардии: это задняя часть островковой доли. Оказалось, что если оптогенетически «затормозить» эту область мозга, тревожатся мышки тоже не так интенсивно. — Cardiogenic control of affective behavioural state, «Биомолекула»: «Оптогенетика + голография = прозрение?», «Амнезия: воспоминания не стираются, просто их трудно пробудить — без оптогенетики».

Неожиданные функции триметилирования

Триметилирование гистона H3 lysine 4 (H3K4me3) — модификация, связанная с сайтом инициации транскрипции. Предполагалось, что оно регулирует инициацию транскрипции. Однако исследователи выяснили истинную роль H3K4me3 в транскрипционной паузе РНК-полимеразы II и более эффективной транскрипции. Для этого исследования ученые использовали мышиные эмбриональные стволовые клетки и модификацию метилтрансферазных комплексов, чтобы «отменить» метилирование H3K4me3: при этом потеря H3K4me3 не оказала заметного влияния на инициацию транскрипции, но сам процесс проходил медленнее. — H3K4me3 regulates RNA polymerase II promoter-proximal pause-release, «Биомолекула»: «Эпигенетика».

Микробиология

Координаторы синтеза бактериальной оболочки

Грамотрицательные бактерии окружают себя и пептидогликановой клеточной стенкой, и мембраной с липополисахаридами (ЛПС). Такая сложная оболочка защищает их, но человеку служит плохую службу, когда речь идет об антибиотиках и антибиотикорезистентности: это существенный барьер для проникновения препарата в клетку. Зато пути биогенеза оболочки — одни из самых эффективных мишеней для антибиотиков. О биогенезе каждого из этих слоев по отдельности известно достаточно много, а новое исследование, опубликованное в Nature, рассказывает о том, как координируется биогенез этих важных поверхностных слоев. Оказывается, фермент, отвечающий за синтез пептидогликана, напрямую взаимодействует и стимулирует активность фермента, отвечающего за синтез ЛПС. — Coordination of bacterial cell wall and outer membrane biosynthesis, «Биомолекула»: «Антибиотикорезистентность».

Менингит — «головная боль» иммунитета

Бактериальный менингит вызывает опасную для жизни инфекцию ЦНС, поражая более 2,5 миллионов человек в год. В защите организма от этого заболевания большую роль играют нейроиммунные взаимодействия. Дело в том, что ноцицепторы Nav1.8 +, отвечающие за головную боль, во время инфекции передают сигналы иммунным клеткам через пептид CGRP. Бактерии активируют ноцицепторы посредством своего порообразующего токсина пневмолизина для высвобождения CGRP. А CGRP, в свою очередь, действует на менингеальные макрофаги через белок RAMP1, «блокируя» иммунную защиту мозговых оболочек. Эта нейроиммунная ось подавляет защитные силы хозяина и усугубляет менингит, но лекарственное нацеливание на нее способно помочь в терапии этого заболевания. — Bacteria hijack a meningeal neuroimmune axis to facilitate brain invasion, «Биомолекула»: «Менингит: многоликий убийца».

Генетика

Кто из позвоночных — чемпион по количеству мутаций?

Скорость мутаций зародышевой линии отвечает за скорость эволюции генома. Нам мало что известно о том, что определяет ее скорость: мутации являются редкими событиями, однако частота, с которой они вводятся в геномы в каждом поколении, значительно различается для разных таксонов. В работе, опубликованной в последнем выпуске Nature, исследователи просеквенировали и сравнили геномы родителей и потомков нескольких видов млекопитающих, рыб, птиц и рептилий, чтобы определить частоту мутаций зародышевой линии. Оказалось, что частота мутаций в каждом поколении различается у разных видов в 40 раз, при этом частота мутаций выше у самцов, чем у самок у млекопитающих и птиц, но это не касается рептилий и рыб. На такую разницу влияют время генерации, возраст наступления половой зрелости и плодовитость на уровне вида. — Evolution of the germline mutation rate across vertebrates, «Биомолекула»: «Где больше всего мутантов?».

Экология

Тропические леса отвечают за устойчивость климата

Количество осадков и уровень влажности влияет на тропические леса, на разнообразие видов растений. Но и сами тропические леса могут влиять на местные и региональные осадки. В исследовании, опубликованном в Nature, ученые провели масштабное исследование влияния вырубки тропического леса на уровень осадков. Они показали уменьшение количества осадков в обезлесенных районах тропиков — еще один убедительный аргумент в пользу сохранения тропических лесов. — Tropical deforestation causes large reductions in observed precipitation.

Карта цветения воды

Цветение воды — не только досадный недостаток, мешающий отдыхающим летом. В мировом масштабе цветение фитопланктона может быть полезным для функционирования экосистем, рыболовства, рыбных хозяйств, но также нести в себе угрозы и экологические проблемы. Исследователи, опубликовавшие статью в Nature, составили специальную «карту цветения» фитопланктона для оценки его рисков и преимуществ, основываясь на спутниковых наблюдениях нескольких лет, температуре и циркуляции вод. — Coastal phytoplankton blooms expand and intensify in the 21st century.

Виноградный дуализм

Часто ли мы задумываемся о происхождении продуктов, которые потребляем в пищу? Исследователи, опубликовавшие свою работу в Science, не просто задумались, а детально изучили происхождение домашнего винограда и выяснили, что его одомашнивание произошло дважды: на Ближнем Востоке (где он использовался в качестве источника пищи) и Южном Кавказе (где процветало виноделие). Для этого исследователи проанализировали генетические данные примерно 3500 культивируемых и дикорастущих сортов винограда со всего мира! — Dual domestications and origin of traits in grapevine evolution.

Зоология

Голос океана

Сложность человеческой речи связана с тонким контролем гортани и речевого аппарата. Однако таким сложным устройством ЦНС могут похвастаться далеко не все млекопитающие, способные издавать сложные звуки. Как выяснили исследователи, опубликовавшие работу об этом в Science, зубатым китам издавать разнообразные звуки в широком частотном диапазоне и общаться между собой позволяет сложное устройство носа. — Toothed whales use distinct vocal registers for echolocation and communication, «Биомолекула»: «Почему киты — это не рыбы».