Партнер дайджеста — Университет «Сириус»

Университет «Сириус» — это качественно новый подход к образованию и научно-исследовательской деятельности. В нем нет привычных факультетов и кафедр, ядро университета составляют Научные центры по приоритетным для России направлениям, которые возглавляют ученые с мировым именем.

Молекулярная биология

Обнаружена система защиты бактерий, которая разрезает вирусную ДНК при ее проникновении

Ученые описали ранее неизвестную систему противовирусной защиты бактерий под названием SNIPE. В отличие от систем CRISPR-Cas и рестрикции-модификации, SNIPE не распознает специфические последовательности или химические модификации ДНК. С помощью радиоактивно меченной ДНК фага λ и time-lapse микроскопии на примере исследователи показали, что нуклеаза SNIPE постоянно находится на клеточной мембране бактерии и разрезает вирусную ДНК непосредственно во время ее инъекции в клетку. — A membrane-bound nuclease directly cleaves phage DNA during genome injection, «Биомолекула»: «Свой среди чужих, чужой среди своих: как система BREX защищает бактерию от фагов и самой себя».

Вирусы подсказали новый способ блокировать синтез клеточной стенки бактерий

С каждым днем проблема устойчивости бактерий к антибиотикам становится все серьезнее. Исследователи обнаружили универсальный механизм подавления бактериального белка MurJ. Флиппаза MurJ отвечает за перенос липида II через мембрану, что необходимо для синтеза клеточной стенки бактерий. До сих пор было известно, что белок MurJ у грамотрицательных бактерий могут ингибировать только особые белки Sgl, кодируемые РНК-фагами. В частности, такие ингибиторы обнаружены у фагов M (Sgl^M) и PP7 (Sgl^PP7). Несмотря на разное происхождение и разный аминокислотный состав, белки Sgl^M и Sgl^PP7 действуют сходным образом. Авторы определили пространственные структуры комплексов MurJ с ингибиторами. Эти вирусные белки можно использовать для создания новых препаратов. — Convergent MurJ flippase inhibition by phage lysis proteins, Огромный и загадочный мир бактериофагов.

Иммунология

Ранний контакт с аллергенами запускает особый механизм иммунного «программирования»

Исследователи выяснили, почему аллергические заболевания так часто возникают в раннем детстве. Оказалось, что при первом контакте с распространенными аллергенами в раннем возрасте формируется уникальный иммунный ответ. Воздействие аллергенов одновременно вызывает Th17-ответ в коже (опосредованное γδ T-клетками) и классический Th2-ответ в лимфатических узлах. Такое раннее кожное воспаление впоследствии «подготавливает» иммунную систему к чрезмерной аллергической реакции в легких при повторном контакте с аллергеном. Ключевую роль в этом процессе играют дендритные клетки (DC). Авторы обнаружили особое состояние этих клеток — «периферический иммунный индуктор» (pii-DC). В этом состоянии дендритные клетки захватывают аллерген прямо в коже, вырабатывают IL-23 и активируют γδ T-клетки типа 17 без миграции в лимфатические узлы. Выяснилось, что формирование pii-DC возможно благодаря незрелости гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси в раннем возрасте и физиологически низкому уровню глюкокортикоидов. Удаление рецептора глюкокортикоидов в дендритных клетках воспроизводило этот «ранний» иммунный фенотип. Таким образом, исследование выявило критическую точку развития, при которой нейроэндокринная система определяет характер иммунного ответа на аллергены, формируя возрастные различия в риске аллергических заболеваний. — Peripheral immune-inducer dendritic cells drive early-life allergic inflammation, «Биомолекула»: «LTP: маленькие виновники больших неприятностей».

Пептид DLST-6P усиливает регуляторные Т-клетки и способствует иммунной толерантности

С помощью глубокого обучения исследователи-иммунологи выявили шестиаминокислотный пептид DLST-6P, который стимулирует размножение и укрепляет функцию регуляторных Т-клеток у мышей. Пептид активирует MST1, стабилизирует ключевой транскриптор FOXP3 и повышает чувствительность клеток к IL-2, что усиливает их идентичность и облегчает течение колита, периодонтита и реакцию «трансплантат против хозяина». Аналогичные эффекты отмечены и для человеческих регуляторных Т-клеток, что открывает путь к клиническому применению. — A peptide immunomodulator activates MST1 to expand and stabilize murine and human regulatory T cells for immune tolerance, «Биомолекула»: «Тайны периферической иммунной регуляции — за что вручили Нобелевскую премию по физиологии и медицине (2025)?».

Вирусология

Обнаружен клеточный барьер, мешающий птичьему гриппу адаптироваться к человеку

Ученые выявили новый механизм врожденной иммунной защиты человека, ограничивающий передачу птичьих вирусов гриппа человеку. Ключевую роль в этом процессе играет белок STING — компонент системы распознавания нуклеиновых кислот, активирующий противовирусный ответ.

Исследование показало, что STING подавляет репликацию вирусов гриппа A, активируя сигнальный путь NF-κB. Критически важной оказалась аминокислота Gly90: ее замена нарушала активацию NF-κB и приводила к усиленному размножению вируса в клетках человека и у экспериментальных животных.

Дальнейший анализ позволил выявить противовирусный фактор GADD34, экспрессирующийся преимущественно в дыхательных путях человека. Этот белок подавлял активность вирусной полимеразы гриппа.

Особое внимание исследователи уделили вирусному белку M1. Оказалось, что M1 человеческих штаммов гриппа эффективно подавляет путь STING-NF-κB-GADD34, тогда как M1 птичьих вирусов гриппа делает это значительно хуже в человеческих клетках (но не в птичьих).

Авторы предполагают, что STING служит молекулярным «барьером», препятствующим межвидовой передаче птичьих вирусов гриппа человеку. — STING–NF-κB signaling builds an influenza spillover barrier, «Биомолекула»: «Неуловимый грипп».

Клеточная биология

Белок CLCC1 играет ключевую роль в жировом обмене в печени

В журнале Nature были опубликованы статьи двух исследовательских групп, которые выявили важнейшую роль белка CLCC1 в контроле распределения липидов в клетках печени. Нарушение его работы приводит к накоплению крупных жировых капель в гепатоцитах и развитию жировой болезни печени.

В первом исследовании с использованием CRISPR-Cas9-скрининга было показано, что потеря CLCC1 приводит к накоплению жиров внутри клетки вместо их секреции. У мышей с выключенным геном Clcc1 развивался стеатоз печени. Кроме того, в клетках наблюдались аномалии ядерной оболочки и уменьшение числа ядерных пор. Структурный анализ выявил сходство CLCC1 с дрожжевыми белками Brl1 и Brr6, участвующими в слиянии мембран при формировании ядерных пор, что указывает на роль CLCC1 в мембранной динамике.

Во втором исследовании было показано, что CLCC1 действует совместно с белком TMEM41B, регулируя перераспределение фосфолипидов между слоями мембраны ЭПР. Этот процесс необходим для правильной сборки липопротеинов с участием аполипопротеина B и транспорта жиров по организму. Потеря CLCC1 или TMEM41B приводила к образованию гигантских жировых капель в просвете ЭПР и ускоренному развитию метаболически ассоциированного стеатогепатита. — CLCC1 promotes hepatic neutral lipid flux and nuclear pore complex assembly, CLCC1 governs ER bilayer equilibration to maintain lipid homeostasis.

Физиология

Раскрыт клеточный механизм «переключения» между ночной и дневной активностью у млекопитающих

Международная группа исследователей обнаружила клеточный механизм, который может объяснить, как у млекопитающих в ходе эволюции многократно возникала дневная активность из исходно ночного образа жизни. Известно, что циркадные ритмы у дневных и ночных видов в целом работают сходным образом. Однако ученые предположили, что различие может быть заложено на уровне самих клеток. В экспериментах сравнивались клетки человека и мыши — типичного дневного и ночного млекопитающего соответственно.

Оказалось, что циклические изменения температуры и осмотического давления вызывают противоположные эффекты в клетках разных видов. Температурные колебания по-разному влияли не только на циркадные ритмы, но и на глобальный синтез белка и фосфорилирование белков. Ключевыми регуляторами этого различия оказались сигнальные пути mTOR и WNK. Геномный анализ показал, что гены этих путей ускоренно эволюционировали у дневных млекопитающих. Более того, экспериментальное изменение активности mTOR в клетках и тканях мыши, а также у живых животных, сдвигало их циркадные ритмы в сторону «дневного» типа.

Авторы делают вывод, что переход между ночной и дневной активностью может определяться не отдельной нервной схемой, а клеточным механизмом. Работа демонстрирует, что даже базовые свойства клеток — например, реакция на температуру — системно различаются между видами и могут играть ключевую роль в эволюции суточной активности. — A cellular basis for the mammalian nocturnal-diurnal switch, «Биомолекула»: «Снова о циркадных ритмах».

Биология развития

Ученые впервые полностью воссоздали развитие семенника и сперматогенез из стволовых клеток

Японские исследователи разработали систему, позволяющую в лабораторных условиях воспроизвести процесс определения пола и формирования семенника из плюрипотентных стволовых клеток мыши.

В норме у млекопитающих пол определяется после оплодотворения, однако первичные половые клетки долго остаются нейтральными и приобретают мужскую или женскую идентичность только под влиянием соматических клеток гонады. Ключевую роль в мужском пути играет ген Sry, запускающий дифференцировку клеток Сертоли и формирование семенника.

Ученые использовали эмбриональные стволовые клетки мыши со светящимися маркерами: Sox9-GFP (маркер семенника) и Foxl2-tdTomato (маркер яичника). В специально подобранных условиях клетки проходили через стадию бипотенциальной гонады и затем, при наличии Y-хромосомы, формировали клетки, подобные клеткам семенника (TesLCs). Регуляция сигнальных путей BMP и WNT позволила индуцировать SOX9-положительные поддерживающие клетки исключительно из XY-клеток, с образованием структур, напоминающих семенные канальцы.

При совместном культивировании TesLCs с клетками-предшественниками половых клеток формировались тестикулоподобные органоиды. В них происходила последовательная дифференцировка. Были получены сперматогониальные стволовые клетки, способные к длительному размножению in vitro. После трансплантации бесплодным мышам они восстанавливали сперматогенез и приводили к рождению здорового и фертильного потомства.

Интересно, что «мужской» путь строго зависел от наличия Y-хромосомы, тогда как клетки с XY-набором могли формировать FOXL2-положительные клетки «женского» типа, что подчеркивает асимметрию механизмов половой дифференцировки. Созданная модель впервые позволяет полностью реконструировать развитие семенника без использования эмбриональной ткани и открывает новые перспективы для исследований в области репродуктивной медицины и биологии развития. — Reconstitution of sex determination and the testicular niche using mouse pluripotent stem cells, «Биомолекула»: «ИПСК для ЭКО: как клетки помогают мечтам о родительстве сбыться».

Генетика растений

Ученые повысили холодоустойчивость кукурузы без потери фосфора

Исследователи обнаружили ключевой молекулярный механизм, связывающий холодоустойчивость и усвоение фосфора у кукурузы. Центральную роль в этом играет E3-убиквитин-лигаза NLA. В условиях холода NLA способствует разрушению транскрипционного репрессора JAZ11, активируя жасмонатный сигнальный путь и повышая устойчивость растения к низким температурам. Однако одновременно этот же белок подавляет поглощение неорганического фосфата, вызывая убиквитинирование и деградацию фосфатного транспортера PT4 с участием инозитолполифосфатов. Это создает компромисс между устойчивостью к холоду и эффективностью использования фосфора. Геномный анализ выявил природный вариант транспортера PT4(K267A), который менее подвержен деградации и позволяет растениям лучше усваивать фосфор при низких температурах.

Чтобы устранить конфликт между стрессоустойчивостью и питанием, ученые применили моделирование структуры белка и редактирование генома. В результате был создан вариант nla^Δ12 — модифицированная форма NLA, утратившая способность связываться с инозитополифосфатами, но сохранившая регуляцию JAZ11. Это позволило перенаправить активность белка в сторону усиления жасмонатного ответа без подавления фосфатного транспорта. Полевые испытания на нескольких площадках показали, что растения nla^Δ12 демонстрируют повышенную холодоустойчивость, более эффективное использование фосфора и увеличенную урожайность. Таким образом, эта работа открывает возможности для создания климатоустойчивых и ресурсосберегающих сельскохозяйственных культур нового поколения. — Rewiring an E3 ligase enhances cold resilience and phosphate use in maize.