Медицина

Новая история сифилиса и других трепонематозов

Трепонематозы — инфекции, вызываемые бактериями-трепонемами, все чаще встречаются в современном мире. Близкородственные подвиды Treponema pallidum pallidum (TPA), T. pallidum pertenue (TPE) и T. pallidum endemicum (TEN), ответственные за такие болезни, как сифилис, фрамбезию и беджель, имеют очень схожие последовательности генома, которые различаются примерно на 0,03%. Из-за того, что эти страшные болезни стали встречаться чаще, ученые стали активнее исследовать геномы этих длинных, извитых бактерий. Про одно из этих трех заболеваний — сифилис — люди знают довольно много по сравнению с двумя другими, из-за большей его распространенности; два других трепонематоза изучены хуже и встречаются в основном в развивающихся странах. Беджель географически сконцентрирован в засушливых и жарких регионах, особенно в Восточном Средиземноморье и Западной Азии, а фрамбезия в основном встречается во влажных теплых тропиках Африки или Южной Америки. Симптоматика у всех трех болезней очень схожа и различается в основном по локализации кожных язв. Интересна история распространения и развития различных трепонематозов. Существуют две основные гипотезы: «колумбова» — согласно ей, сифилис привез в Европу Колумб, — и «доколумбова» (pre-Columbian hypothesis) — согласно ей, сифилис и раньше был в Европе. Из-за сходства трех заболеваний и геномов трепонем, вопросы были и с тем, когда и как эти подвиды возникли. До сих пор у ученых не было убедительных геномных свидетельств трепонематозов, обнаруженных в Америке или в Старом Свете, которые можно было бы надежно датировать ранее первого трансатлантического контакта, а именно они должны помочь разобраться в истории этих болезней. Недавно ученым удалось доказать случай трепонематоза, выделив ДНК из почти 2000-летнего бразильского захоронения. Выделенная ДНК наиболее соответствует T. pallidum endemicum, что указывает на то, что современные подвиды Treponema pallidum распространились еще в доколумбовские времена. — Redefining the treponemal history through pre-Columbian genomes from Brazil, «Биомолекула»: «Микробы из глубинки. Стоит ли нам трансплантировать себе фекалии дикарей, чтобы вернуть былое здоровье».

Роль eEF1A2 в развитии рака молочной железы

Ген eEF1A — фактор элонгации транскрипции, способствующий синтезу белка. На этот ген могут действовать такие белки, как фосфатаза PTEN и метилтрансфераза METTL13. Выяснилось, что в зависимости от того, с кем свяжется eEF1A, могут наблюдаться эффекты как подавления развития рака, так и стимуляции. Например, связывание eEF1A2 с PTEN способствует разрушению фермента Aurora A, способствующего делению клеток. Такие механизмы деления клеток наблюдаются при развитии рака молочной железы. В случае недостатка PTEN потенциально можно терапевтически воздействовать на eEF1A, чтобы подавлять рост опухоли — так, уже получены вдохновляющие результаты этой терапии на мышах. — eEF1A2 promotes PTEN-GSK3β-SCF complex-dependent degradation of Aurora kinase A and is inactivated in breast cancer.

Нейробиология

Точки контакта твердой мозговой оболочки и мозга

Наш мозг надежно защищен от всевозможных повреждений: он окружен прочной черепной коробкой, отделен от общей системы кровоснабжения гематоэнцефалическим барьером, защищен плотной паутинной и мягкой оболочками. При повреждении этих структур могут возникать тяжелые состояния, например, менингит. Но мозг не может абсолютно отгородиться от всего опасного, поскольку ему необходимо питание, контакт с иммунной системой, удаление отходов. Именно для этого паутинная мозговая оболочка с одной стороны отграничивает мозг от твердой оболочки, а с другой — не теряет с ним связи. Как именно поддерживается баланс в контакте этих двух слоев, оставалось неясным. Ученым удалось обнаружить специфические структуры в местах выхода мостовидных вен, выходящих в субарахноидальное пространство. Эти структуры назвали точками выхода паутинной манжетки (arachnoid cuff exit (ACE) points). Именно в них происходит обмен жидкостями и молекулами между субарахноидальным пространством, а значит, и паутинной оболочкой и твердой мозговой оболочкой, обеспечивая дренаж спинномозговой жидкости и ограничивая поступление молекул из твердой мозговой оболочки в субарахноидальное пространство. Выяснилось, что при нейровоспалительных заболеваниях эти точки являются прямым путем для попадания иммунных клеток в субарахноидальное пространство из твердой мозговой оболочки. Все эти результаты, полученные на трансгенных мышах, обращают внимание на роль ACE в питаниии и иммунитете мозга. — Identification of direct connections between the dura and the brain, «Биомолекула»: «Blood-brain barrier. Связующее между двумя мирами — кровеносной и центральной нервной системами».

Нейроны контролируют очистку мозга

Накопление различных отходов жизнедеятельности в мозге является причиной многих патологических состояний. Избавляется от «мусора» мозг не так, как остальные органы, ведь в нем отсутствуют лимфатические сосуды. Их роль выполняет глимфатическая система, в которой задействованы глиальные клетки и ликвор. Об этой системе вы можете прочитать в статье «Промывка мозгов: как работает глимфатическая система». В новом обзоре Nature описан обнаруженный механизм регуляции глимфатической системы. Определенная синхронная активность нейронов приводит к изменению ионных градиентов вокруг, из-за чего происходит изменение в близлежащих кровеносных сосудах, усиление глимфатического потока в мозге, а значит, и фильтрации. На сегодняшний день ученым удалось искусственно, с помощью оптогенетической стимуляции, усилить «очистку» в мозге. — Neuronal dynamics direct cerebrospinal fluid perfusion and brain clearance, Synchronized neuronal activity drives waste fluid flow.

Зоология

Чем поют усатые киты?

Песням китов и писку дельфинов посвящено немало романтических и загадочных историй. Их разговоры сложны, происходят на огромных расстояниях, они отличаются от многих других животных невероятным разнообразием издаваемых звуков. Как же китам удается поддерживать акустический репертуар? Известно, что у зубатых китов есть специальный носовой орган и воздушная камера для издавания звуков. Считалось, что усатые киты, как и люди, извлекают звуки с помощью гортани, но подробных исследований возможностей гортани китов раньше не было. В новом выпуске Nature представлен результат подробного изучения гортани четырех видов усатых китов. Было подтверждено, что звуки действительно издаются гортанью, но в ней присутствуют специализированные структуры, позволяющие издавать разнообразные низкочастотные звуки. Кроме того, было установлено, что анатомические особенности в строении голосового аппарата не позволят китам сменить тембр речи на тот, который не будет пересекаться с шумом, который создает в море человек, и это мешает китам общаться. — Evolutionary novelties underlie sound production in baleen whales.

«Млекопитающие» амфибии

Червяги — поразительные амфибии, которые внешне больше похожи на дождевых червей, чем на лягушек. Образ жизни у них тоже совсем не земноводный: они не привязаны к воде, яйца свои откладывают в землю, а не в воду. Недавно эти животные снова удивили ученых: если у остальных амфибий потомство не получает от матери никакой еды, кроме питательных веществ из желтка, то червяги заботливо кормят детенышей богатой жирами жидкостью, выделяемой из яйцевода. После такого открытия млекопитающие перестают быть уникальными в способности к молочному питанию. — Milk provisioning in oviparous caecilian amphibians.

Молекулярная биология

Одно кольцо для двух хроматид

Когезин — мультибелковый комплекс, организующий геном. У него несколько функций, одна из которых — удержание сестринских хроматид рядом в метафазе митоза и мейоза. Также он вместе с другими белками обеспечивает правильное разделение сестринских хроматид между клетками и отделение хромосом друг от друга. В связи с этой функцией проблемы с когезином могут быть причинами анеуполидий и возрастного бесплодия. Недавно ученые представили высокоточную визуализацию когезина, связанного с хроматином в клетках человека после репликации. Оказалось, что когезин связывает хроматиды в каждой точке одним комплексом, напоминающим кольцо, а не димерными структурами, как могло бы быть. — Sister chromatid cohesion is mediated by individual cohesin complexes, «Биомолекула»: «Организовать геном: запутанная история гипотез и экспериментов».

Витамин А управляет судьбой стволовых клеток

На протяжении всей жизни человека стволовые клетки позволяют нашим тканям восстанавливаться после повреждений, обновляться. При повреждении ткани стволовые клетки изменяются так, чтобы правильным образом справиться с дефектом. Например, они могут перейти с одного пути развития на другой — такое свойство называется пластичностью. Очень ярко это проявляется на коже, ведь именно здесь постоянно появляются царапины, раны, ожоги. Именно на модели царапины у мышей ученые изучали, какие малые молекулы могут регулировать пластичность стволовых клеток при заживлении. Выяснилось, что витамин А подает сигналы, ограничивающие пластичность стволовых клеток, поддерживает рост волоса. При повреждении проведение сигнала от витамина А к стволовым клеткам волосяного фолликула снижается, они становятся более пластичными, что способствует заживлению раны, но после восстановления налаживается и проведение сигналов, пластичность уменьшается. В статье подробно изложен механизм этих процессов. Изучение регуляции пластичности важно не только для понимания того, как восстанавливаются ткани, но и для понимания развития рака, в частности рака кожи. — Vitamin A resolves lineage plasticity to orchestrate stem cell lineage choices, «Биомолекула»: «Регенерация на кончиках пальцев».

Экология

Глубоководные скаты и акулы в опасности

Последнее десятилетие по всему миру ввели множество мер для поддержания численности акул, в том числе ужесточилась регуляция добычи акульих плавников. Тем не менее, таких мер недостаточно; сейчас особенно страдают глубоководные акулы. Согласно крупному исследованию, из 521 вида глубоководных акул и скатов в настоящее время 60 видов (11,5%) находятся под угрозой исчезновения, 9 видов (1,7%) — в критическом состоянии, 20 видов (3,8%) — под угрозой исчезновения и 31 вид (6,0%) уязвимы. Кроме того, риски для акул возросли по сравнению с аналогичной оценкой 2014 года примерно в два раза. Усиление мер по охране глубоководных акул необходимо принимать уже сейчас, поскольку у этих животных очень медленно сменяются поколения. Авторы считают, что если люди не поторопятся, популяции глубоководных акул не смогут восстановиться. Необходимо строго ограничить отлов акул ради мяса и печени. — Fishing for oil and meat drives irreversible defaunation of deepwater sharks and rays, «Биомолекула»: «Древний, как акула: в арктических водах нашли рыбу возрастом 400 лет».

Вирусология

Бактериофаги лишают насекомых потомства

Многие насекомые являются носителями симбиотических бактерий. Некоторые из них, в том числе штаммы Wolbachia, способны вызывать мужскую стерильность, названную цитоплазматической несовместимостью. Оказалось, что помимо насекомых и бактерий, в этой истории фигурируют бактериофаги WO, паразитирующие на вольбахиях. Ученые углубились в механизм, вызывающий цитоплазматическую несовместимость, и обнаружили, что комбинация белков бактериофага проникает в ядра сперматозоидов насекомых. Одним из белков является РНКаза, которая повреждает длинную некодирующую РНК насекомых, необходимую для трансформации хроматина, нужной для развития сперматозоидов. Белок также может разрывать ДНК, нарушая целостность ДНК насекомых в сперматидах, что в конечном итоге приводит к стерильности самца. Так вирус, поражающий вольбахий, по сути участвует в отборе насекомых. — Prophage proteins alter long noncoding RNA and DNA of developing sperm to induce a paternal-effect lethality, «Биомолекула»: «Бактериофаги».

Ботаника

Брассиностероиды и урожай

Для сельского хозяйства и для ботаники давно интересно, как растения достигают компромисса между размерами и количеством семян. Появление риса с несколькими зернами, растущими из одного места, без уменьшения семян при этом — важное событие для человечества. Ген, из-за которого произошло такое ветвление, долго оставался неизвестным, но недавно ученым удалось продвинуться в этом вопросе. Ученым удалось найти ген, который активирует деградацию гормонов растений — брассиностероидов в образовательных тканях вторичных ветвлений. То есть эффект разрушения гормонов тканеспецифичен. Разрушение этих гормонов приводит к увеличению количества семян без уменьшения их размера. Механизм, описанный в статье, раскрывает генетические основы урожайности некоторых сельскохозяйственных культур. — Enhancing rice panicle branching and grain yield through tissue-specific brassinosteroid inhibition.