Нейробиология

Нейромодуляторная динамика во время вокальных уроков

Прекрасное пение птиц — это на самом деле сложный мотив, с помощью которого пернатые исполняют ритуалы или передают информацию своим сородичам. Чтобы исполнить свою песню, молодые зебровые амадины, — «ученики», — учатся у взрослого «наставника», копируя его песню. Считается, что обучение связано с выработкой дофамина в ответ на внешнее подкрепление. Его выделение зависит от того, какая «награда» была получена за то или иное поведение. Однако навык пения у птиц, согласно новому исследованию, опубликованному в Nature, — это иной случай. В ходе обучения за «качество» исполняемой песни отвечает сигнализация дофамина в области базальных ганглиев. Этот процесс — спонтанный и не требует внешнего подкрепления. Однако качество пения само по себе выступает внутренним подкреплением. — Dual neuromodulatory dynamics underlie birdsong learning, «Биомолекула»: «Дофаминовые болезни».

Молекулярка

Геномные «переключатели» экспрессии антигенов

Уклоняясь от иммунного ответа, патогены способны «переключать» экспрессию разных антигенов в течение инфекции. Новое исследование в Nature рассказывает, как трипаносомы и разработанный исследователями подход к секвенированию РНК отдельных клеток помогли разобраться в механизме и порядке переключения антигенной экспрессии. Этот подход позволяет отслеживать геномные события после «переключения». Так, после двухцепочечного разрыва в гене, кодирующем антиген, — это важный сигнал для «переключения», — тип репарации и последующий вид антигена зависит от наличия «шаблона» для репарации в геноме. Если такой шаблон доступен, то репарация создает новый, мозаичный ген антигена. Если же подходящей матрицы нет, происходит активация гена в другой части генома. — Genomic determinants of antigen expression hierarchy in African trypanosomes, «Биомолекула»: «Биологическая машина репарации ДНК», «РНК-зависимая репарация ДНК».

Как внехромосомная ДНК помогает опухоли

Гетерогенность опухоли способствует ее прогрессированию и резистентности к терапии. Дело в том, что клетки в опухоли имеют разную «дозировку» онкогенов. Ученые, чье исследование было опубликовано в Nature, на примере онкогена MYC выяснили, что неоднородность онкогенов возникает из-за их содержания во внехромосомной ДНК (вхДНК), которая неравномерно распределяется между дочерними клетками при делении. Так, клетки аденокарциномы поджелудочной железы с большим количеством копий гена MYC сохраняют способность увеличивать или уменьшать экспрессию MYC в зависимости от условий, делая клетку максимально приспособленной. — MYC ecDNA promotes intratumour heterogeneity and plasticity in PDAC.

«Здоровые» функции звездчатых клеток печени

Звездчатые клетки печени, или HSC, часто ассоциируются с развитием фиброза печени, однако их действительная роль куда более обширна. Авторы нового исследования, опубликованного в Nature, показали, что в норме эти клетки выполняют скорее защитную функцию, отвечая за зонирование гепатоцитов, метаболизм и регенерацию печени. Ответственным за выполнение HSC своих функций является белок RSPO3. Делеция (или же сниженная экспрессия) гена RSPO3 и истощение клеток HSC действуют на печень схожим образом, нарушая ее метаболизм. — Hepatic stellate cells control liver zonation, size and functions via R-spondin 3, «Биомолекула»: «„Резервный“ механизм восстановления печени».

Роль жирных кислот в развитии рака

Общеизвестно, что здоровье и сбалансированное питание взаимосвязаны. Это действительно так: линолевая жирная кислота, распространенная в современном рационе питания, связана с воспалительными процессами и развитием рака. В этом процессе участвует комплекс mTORC1, который «подсказывает» раковым клеткам, какие питательные вещества и метаболиты доступны. Исследователи, чья работа была опубликована в Science, сообщают о механизме, с помощью которого линолевая кислота может активировать mTORC1. Так, при некоторых видах рака груди раковые клетки вырабатывают специальный белок, связывающий линолевую жирную кислоту, который затем активирует mTORC1. — Direct sensing of dietary ω-6 linoleic acid through FABP5-mTORC1 signaling.

Физиология растений

С чего начинается иммунный ответ растений?

Иммунитет растений оказывается тем больше сложным и оснащенным, чем больше мы его изучаем. Так, выпуск Nature, опубликованный на прошедшей неделе, рассказывает нам о иммунных механизмах, которые использует рис для защиты от вирусных патогенов. Оказывается, первым этапом для начала иммунного ответа служит распознавание белков вирусной оболочки убиквитинлигазой риса типа RBRL. RBRL затем нацеливается на белок, блокирующий жасмонатный сигнальный путь, активируя таким образом нисходящую противовирусную защиту. — Perception of viral infections and initiation of antiviral defence in rice.

Иммунология

Связь COVID-19 и мультисистемного воспаления

Протекание и последствия COVID-19 до сих пор остаются малоизученными. В некоторых случаях в юном возрасте SARS-CoV-2 вызывает острый гипервоспалительный шок у пациентов. Исследуя патогенез этого синдрома, ученые выявили нарушенную активацию Т-клеток иммунологической памяти после болезни, которая зависит от повышенных уровней цитокина TGFβ. Кроме того, у пациентов наблюдалось увеличенное количество Т-клеток, экспрессирующих TCRVβ21.3, — это напоминает Т-клетки, устраняющие инфицированные В-клетки при вирусе Эпштейна-Барр (ВЭБ).Так, дефект реактивности Т-клеток после COVID-19, вызванный TGFβ, в исследованиях показал связь с более частой реактивацией ВЭБ и системным гипервоспалением. — TGFβ links EBV to multisystem inflammatory syndrome in children.

Новый инструмент для диагностики гепатоцеллюлярной карциномы

Гепатоцеллюлярная карцинома (ГЦК), или печеночно-клеточный рак, часто рецидивирует после процедуры резекции. Опасность данного вида рака — скорость его развития, при которой диагностика происходит часто уже на поздних стадиях заболевания. Авторы исследования, опубликованного в Nature, разработали специальную систему для раннего выявления пациентов с высоким риском рецидива ГЦК — TIMES. Этот подход основан на пространственном распределении NK-клеток и оценке иммунного микроокружения опухоли на основе пространственных моделей экспрессии пяти биомаркеров. Система TIMES превзошла по своей эффективности стандартные методы, которые используются сейчас для диагностики ГЦК, — ее точность в испытаниях превысила 80%! — Spatial immune scoring system predicts hepatocellular carcinoma recurrence.

Почему возникает иммунный ответ на пищу

Иммунная система кишечника защищает организм от кишечных патогенов, оставаясь толерантной к пище и бактериям-комменсалам. Ключевые процессы происходят в лимфоидной ткани, связанной с кишечником: там антигенпрезентирующие клетки (АПК) взаимодействуют с Т-лимфоцитами, представляя им пищевые антигены. Согласно данным нового исследования из Science, в этом процессе в основном участвуют АПК подгруппы cDC1. При инфицировании же фенотип АПК меняется на другую подгруппу, становясь более провоспалительным. Это ограничивает способность АПК представлять пищевые антигены — толерантность к пище снижается. — Identification of antigen-presenting cell–T cell interactions driving immune responses to food.

Филогенетика

Откуда растет древо эукариот

Из какой точки произрастает древо жизни эукариот? В поисках последнего общего предка эукариот, или LECA, нам помогают исследования в области филогенетики. Одно из них, опубликованное в Nature на прошедшей неделе, использует расширенный набор данных митохондриальных белков, чтобы определить примерное местоположение корня эукариотического древа. Исследователи расположили его между двумя мульти-супергрупповыми сборками: Opimoda+ и Diphoda+. Интересно, что представители макротаксона Excavata располагаются по обе стороны от корня — по-видимому, LECA в какой-то мере обладал чертами этой группы. —  A robustly rooted tree of eukaryotes reveals their excavate ancestry, «Биомолекула»: «От Бульона до Эукариот. Первый организм и наш древнейший предок».

Структурка

Как питаются внутриклеточные энергетические вампиры

Настоящие «энергетические вампиры», такие как внутриклеточные паразиты хламидии и риккетсии, используют вовсе не клыки, а АТФ-АДФ-транслоказу. Этот белок-переносчик импортирует АТФ в клетки паразита и выводит АДФ и фосфат из них, эксплуатируя энергетические резервы клеток-хозяев. Транслоказа паразитических организмов вовсе не похожа на митохондриальную транслоказу. Авторы нового исследования, опубликованного в Nature, представили криоэлектронную микроскопию АТФ-АДФ-транслоказы как в свободном, так и в связанном с субстратом состоянии. Исследователи идентифицировали также карман связывания АТФ/АДФ и рассмотрели динамику работы транслоказы. — Structure and mechanism of the plastid/parasite ATP/ADP translocator.

Физиология

Путь к развитию сердца лежит через внеклеточный матрикс

Развитие сердца — важнейший процесс для млекопитающих, ведь именно этот орган начинает функционировать одним из первых. Внутренний слой (эндокард) и слой мышечных клеток (миокард) разделены толстым слоем внеклеточного матрикса. Однако, как обнаружили авторы новой статьи в Science, эти два типа клеток взаимодействуют друг с другом с помощью специальных крошечных выступов, заключенных в мембрану (TNTL). TNTL обеспечивают прямой межклеточный контакт и передачу сигналов для нормального развития сердца. — Tunneling nanotube–like structures regulate distant cellular interactions during heart formation.

Микробиология

«Ахиллесова пята» жгутиковых паразитов

В новом выпуске Science целых два исследования посвящено изучению крошечного органа — жгутика. Речь идет о жгутике трипаносоматид, вызывающих серьезные заболевания у человека и животных. Для них жгутик играет ключевую роль, помогая перемещаться внутри хозяина. Для нас же эти исследования важны как с точки зрения понимания эволюции жгутика у эукариот, так с точки зрения поиска новых лекарственных мишеней для трипаносоматиды.

Группе исследователей, возглавляемой С. Ся, удалось выявить сложную структуру дуплетов микротрубочек жгутика с помощью криоэлектронной микроскопии и идентифицировать 154 различных аксонемальных белка внутри и снаружи дуплетов, что следует учесть при разработке препаратов, направленных на патогенные организмы. Также исследователям удалось рассмотреть структурную динамику, лежащую в основе подвижности жгутиков. — Trypanosome doublet microtubule structures reveal flagellum assembly and motility mechanisms.

Другая группа исследователей во главе с М. Х. Доран также представили криоэлектронные структуры дуплетов микротрубочек двух видов трипаносом. Они также идентифицировали кластер белков, необходимых для осуществления паразитом плавательных движений. — Evolutionary adaptations of doublet microtubules in trypanosomatid parasites.