Nature #527 (7577) + онлайны: связь продуктивности и климата, сознательный контроль тревожности и естественный режим сна человека

• Наука и общество. Надежды редакторов Nature на перемены в научном мире Канады оправдываются: новый премьер-министр уже успел создать пост министра по науке и даже назначить на эту должность ученого из университета Торонто. От предыдущего, премьер-министра, консерватора, ждать таких милостей канадцам не приходилось. — Canada creates science-minister post.
• Наука и общество. На прошлой неделе все обсуждали успех генной терапии, благодаря которой удалось получить модифицированные Т-клетки, резко улучшившие состояние маленькой девочки с лейкемией. Редакторы Nature, как обычно, исполнены надежд: теперь они думают, что общесвенность станет меньше бояться новых биомедицинских технологий, и даже, чем черт не шутит, одобрит редактирование генов собственных клеток пациентов. — Leukaemia success heralds wave of gene-editing therapies.
• Сон. Чтобы выяснить, какой режим сна естественен для человека, ученые исследовали сон нескольких племен Танзании, Намибии и Боливии, жизнь которых еще не усложнилась индустриализацией. Оказалось, что представители этих племен спят в среднем по семь часов, и что их режимы сна зависят не только от циклов смены для и ночи, но и от температуры окружающей среды. — Biological rhythms: Human sleep before the industrial era.
• Нейробиология. Тревожность плохо поддается медикаментозному лечению, но зато эффективно лечится с помощью психотерапии. Значит, должны быть какие-то пути, следующие от областей мозга, обеспечивающих рассудочную деятельность, к частям, ответственным за формирование эмоций. Такие пути нашлись — они связывают медиальную префронтальную кору и базомедиальную амигдалу. Нейроны последней отличают безопасную среду от опасной, и исходя из этих рациональных критериев, определяют, нужно ли животному нервничать. — Basomedial amygdala mediates top-down control of anxiety and fear.
• Палеонтология. Чтобы установить, как давно человечество использует продукты пчелиного труда, исследователи обследовали много образцов доисторической керамики на предмет остатков пчелиного воска. Выяснилось, что фермеры Европы, северной Африки и ближнего востока активно использовали продукты пчелиного происхождения еще за 17 тысяч лет до нашей эры. — Widespread exploitation of the honeybee by early Neolithic farmers.
• Экология, экономика. Увлекательное эколого-экономическое исследование связало экономическую продуктивность с климатическими условиями. Оказалось, что пик продуктивности, оцененной для разных государств, приходится на среднегодовую температуру в 13°C, а с ростом среднегодовой температуры экономическая продуктивность резко падает. — Global non-linear effect of temperature on economic production.
• Физиология, клеточная биология. Ученые из Стэнфорда недавно обнаружили кое-что интересное — экспрессию гена одного из обонятельных рецепторов в каротидном синусе. Каротидный синус — это расширение внутренней сонной артерии, в котром располагается много рецепторов, определяющих, что с давлением и газовым составом крови все в порядке. А рецептор, который раньше был известен только в качестве обонятельного, оказывается, активируется в ответ на добавление лактата — вещества, наработка которого усиливается при недостатке кислорода. По этому косвенному признаку кровь тоже полезно оценивать. — Oxygen regulation of breathing through an olfactory receptor activated by lactate.
• Вирусология, молекулярка. Пара ингибиторов может воздейтсвовать на белок NS5A вируса гепатита С особо эффективным образом. Ингибиторы при этом действуют кооперативно, справляясь даже с особо устойчивыми формами белка: первый из ингибиторов связывается с NS5A, не влияя на его функцию, но все же изменяя конформацию, которая каким-то образом передается и другим молекулам этого вирусного белка. После этого с NS5A легко связывается второй ингибитор, выводя важный вирусный белок из строя. — Resensitizing daclatasvir-resistant hepatitis C variants by allosteric modulation of NS5A.
• Энтомология, биология развития. Статья о влиянии фактора Decapentaplegic на работу генов-регуляторов развития мушек-дрозофил. — Decapentaplegic and growth control in the developing Drosophila wing.
• Энтомология, биология развития. Еще одно исследование Decapentaplegic — на этот раз с целью установить, в каких именно клетках эмбриона мушки работа этого гена необходима для правильного развития. — Dpp spreading is required for medial but not for lateral wing disc growth.
• Молекулярка, биофизика. В геноме человека обнаружено по меньшей мере 120 рецепторов из группы сопряженных с G-белком, которые реагируют неизвестно на что. Кроме того, неизвестны регуляторные молекулы, с помощью которых можно модулировать работу этих рецепторов (алостерические регуляторы). С помощью скрининга множетсва молекул, а также компьютерного моделирования ученые подобрали молекулы-регуляторы к двум таким загадочным рецепторам. — Allosteric ligands for the pharmacologically dark receptors GPR68 and GPR65. См. также: Структуры рецепторов GPCR «в копилку».
• Молекулярка. Некоторые транскрипционные факторы необходимы для работы энхансеров — регуляторных участков ДНК, усиливающих активность генов. Чтобы основательно изучить это явление, исследователи привлекали 812 транскрипционных фактров к 24 типам энхансеров. Этот масштабный эксперимент позволил разделить транскрипционные факторы на 15 групп в зависимости от того, какой эффект они оказывают на функцию энхансера. — Transcriptional regulators form diverse groups with context-dependent regulatory functions.
• Экология. Биологи проанализировали температурные предпочтения представителей разных морских сообществ и выяснили, что многие из морских жителей уже живут далеко не в оптимальных для них температурных условиях, что обязательно поспособствует их стремительному вымиранию с прододжением глобального потепления. — Ecology: Ecosystem vulnerability to ocean warming, Thermal biases and vulnerability to warming in the world’s marine fauna.
• Клеточная биология, рак. На прошлой неделе объявили, что клетки крови развиваются не так, как нас учили в школе — то есть, без промежуточных стадий между стволовыми и специализированными клетками. В продолжение сотрясания основ клеточной биологии, теперь пишут, что опухолевым клеткам уже не обязательно переходить в мезенхимное состояние, чтобы метастазировать. — Cell fate: Transition loses its invasive edge, Epithelial-to-mesenchymal transition is dispensable for metastasis but induces chemoresistance in pancreatic cancer, Epithelial-to-mesenchymal transition is not required for lung metastasis but contributes to chemoresistance.
• Клеточная биология. Многие знают, что мышцы сокращаются за счет скольжения тонких (актиновых) и толстых (миозиновых) волокон друг относительно друга. Но до этой недели никто не знал, что толстые филаменты могут находиться в двух состояниях — «включенном» и «выключенном», различающимся по структуре. Обычно, когда нагрузки небольшие, «включена» лишь небольшая часть толстых филаментов. Когда нагрузки повышаются, начинают подключаться и остальные. — Force generation by skeletal muscle is controlled by mechanosensing in myosin filaments.
• Биоинформатика. Сборка генома растения — настоящий кошмар для биоинформатика. Мало того, что, как и у всех эукариот, в геномах растений полно повторов, так растения еще и часто бывают полиплоидными — то есть, у каждой хромосомы есть по нескольку копий. Из-за этого восстановить геном по его фрагментам, которые получаются в результате секвенирования, крайне сложно. Группа биоинформатиков из Америки и Германии в этом номере Nature рассказывает о прочтении генома одной удивительно устойчивой к засухе травы. Ученые применили необычный метод — секвенирование единичных молекул в реальном времени. — Single-molecule sequencing of the desiccation-tolerant grass Oropetium thomaeum.
• Рак. Ученые исследовали причины, по которым мутация локуса гена LMO1 способствует развитию особо опасных форм нейробластомы. Оказалось, что мутация располагается не в самом гене, а в регуляторном участке — энхансере, — и что из-за нее энхансер работает хуже. — Genetic predisposition to neuroblastoma mediated by a LMO1 super-enhancer polymorphism.
• Рак. Известно, что у многих типов опухолей подавляется работа одного из ферментов цикла синтеза мочевины, но было совершенно непонятно, почему это важно для раковых клеток. Выяснилось, что опухлевые клетки таким образом экономят азот, чтобы активно нарабатывать пиримидины (компоненты синтеза нуклеотидов, необходимых для синтеза ДНК). А активная наработка пиримидинов стимулирует деления клеток, что для рака очень полезно. — Diversion of aspartate in ASS1-deficient tumours fosters de novo pyrimidine synthesis.

Science #350(6262) + онлайны: самый древний мозг, проект «Российские геномы» и искуственный фотосинтез

• Экология. Спецвыпуск Science посвящен влиянию изменений климата на океан и го обитателей. — Oceans of change, Ghosts of oceans past, Breaking the waves, Moveable feast, The silent services of the world ocean, The deep ocean under climate change, Warm-water coral reefs and climate change, Climate change and marine vertebrates, Climate change in the oceans: Human impacts and responses.
• Палеонтология. Мозгу 520 миллионов лет! Раньше установить время появления этого органа считалось невозможным, потому что такие мягкие ткани очень редко оставляют следы в окаменелостях. Но палеонтологи все-таки обнаружили, какие условия необходимы, чтобы древние мозги сохранились в виде окаменелостей, и нашли такие мозги возрастом в сотни миллионов лет. Интересно, что у ископаемого мозга уже можно выявить трехчастную структуру, характерную для мозга современных членистоногих и позвоночных. — Fossils, cells point to early appearance of the brain.
• Генетика. Хорошие новости: ученые из центра геномной биоинформатики имени Добржанского, а также из СПбГУ пишут в Science, что РАН и министерство образования и науки одобрили проект «Российские геномы». Россия — страна, занимающая 1/10 суши, с населением в 1/50 всего человечества — вообще до сих пор была очень скромно представлена в наборе секвенированных геномов. Новый проект, как надеются исследователи, не только поможет узнать историю расселения человечества по Евразии, а также найти новые генетические варианты, связанные с болезнями, но и даст возможность российским ученым теснее взаимодейтсвовать с мировым научным сообществом. — Putting Russia on the genome map.
• Эволюция. С размером тела все непросто — не так просто сказать, почему в одни периоды становится много крупных животных, а в другие они почти исчезают. Например, до девонского вымирания преуспевали крупные медленно размножающиеся животные, но те из них, кто пережил вымирание, почему-то не смогли достичь былого разнообразия, и уступили пальму первенства мелким животным. Интересно, что это тотальное измельчание древних животных не было обусловлено ни изменением температур, ни изменением содержания кислорода в воздухе. — One era you are in—the next you are out, Body-size reduction in vertebrates following the end-Devonian mass extinction.
• Биоинженерия, химия. Рассказ о новом типе искуственного фотосинтеза — сочетающего неорганические и микробные компоненты, и дающего на выходе определенные сложные молекулы. — More efficient together.
• Технологии. В этом месяце исполняется 50 лет проточной цитометрии — незаменимому методу, благодаря которому можно разделять сложные клеточные смеси по самым разным признакам. В честь этого юбилея в Science публикуют краткую историю развития проточной цитометрии. — Flow cytometry strikes gold.
• Физиология, микробиология. Многие слышали о гематоэнцефалическом барьере, из-за которого многие молекулы не могут просто так попасть из крови в мозг. А теперь ученые описали подобный барьер между кишечником и кровью, не позволяющий бактериям кишечника свободно распространяться по организму. И только некоторые патогены, такие как, к примеру, сальмонелла, способны пройти через этот барьер и нарушить его целостность, что обычно очень плохо заканчивается для хозяина барьера. — Breaching the gut-vascular barrier, A gut-vascular barrier controls the systemic dissemination of bacteria.
• Эволюция. История происхождения разных видов мамонтов, их расселения по северному полушарию и приспособления к разным условиям. — Evolution and dispersal of mammoths across the Northern Hemisphere.
• Экология. Еще одно предупреждение о том, что глобальное потепление сильно влияет на жизнь водных животных: американские исследователи пишут, что в заливе Мэн температура воды растет в два раза быстрее, чем в глобальном океане, а значит, рыбы там быстрее всего начнут страдать от жары. А ведь в прибрежных зонах еще и очень акивно ловят рыбу. — Slow adaptation in the face of rapid warming leads to collapse of the Gulf of Maine cod fishery.
• Биоинженерия. Группа американских ученых проследила за передвижениями белка Cas9 — важнейшего компонента сстемы CRISPR. Исследователям удалось увидеть, как белок диффундирует, ищет свою мишень в ДНК и связывается с ней — и все это в живой клетке. — Dynamics of CRISPR-Cas9 genome interrogation in living cells.