Nature #539 (7630) + онлайны: генетические и социальные отличия «сов» от «жаворонков», влияние микробиома на болезни растений и попытки людей похудеть

• Структурка. Фотосистема II — белковая структура, которая помогла произвести большую часть кислорода в современной атмосфере. Она связана с мембранами тилакоидов хлоропластов и окисляет воду, разлагая её на кислород (O₂) и протоны (H⁺). Фотосистема II играет огромную роль в фотосинтезе растений и цианобактерий, так что её структуру и механизм работы во время образования молекул кислорода не грех было определить. — Structure of photosystem II and substrate binding at room temperature.
• Генная инженерия, методы, биология развития. Многие клетки тела развиваются в таких условиях, что проследить за судьбой каждой по отдельности классическими способами не получается. Однако и для них уже придуман метод записи «биографии». Он называется Memory by Engineered Mutagenesis with Optical in situ Readout (MEMOIR) и основан на внедрении в клетки «временной памяти» в виде ДНК-баркодов. Его эффективность показана в ряде экспериментов с эмбриональными стволовыми клетками мышей. — Synthetic recording and in situ readout of lineage information in single cells.
• Биология развития. Плюрипотентные клетки, которые могут дать начало практически любому типу клеток, долго поддерживают своё состояние in vitro, но in vivo находятся в нём максимум 3 дня — до имплантации эмбриона в стенку матки. Единственное исключение, когда этот срок удлиняется — эмбриональная диапауза, наступающая иногда вследствие неблагоприятных условий (но не всегда из-за них). Исследователи выяснили, что наступление эмбриональной диапаузы инициирует «выключение» сигнального пути мишени рапамицина у млекопитающих (mTOR). — Inhibition of mTOR induces a paused pluripotent state.
• Геномика, биоритмы. Судя по данным, полученным в ходе количественного анализа для морской мошки вида Clunio marinus, «совы» и «жаворонки» отличаются друг от друга вариантами сплайсинга (составления матричной РНК) кальций/кальмодулин-зависимой киназы II.1 (CaMKII.1). Известно, что этот белок повышает транскрипционную активность димера из белков Cma-CLOCK и Cma-CYCLE. Они, в свою очередь, напрямую влияют на суточные ритмы активности животных. — The genomic basis of circadian and circalunar timing adaptations in a midge.
• Биоритмы, орнитология. Ещё одна работа о циркадных ритмах, только на сей раз речь идёт не о морских насекомых, а о морских птицах — ржанках нескольких видов. Они живут большими скоплениями и вынуждены просыпаться и засыпать приблизительно в одно и то же время. Тем не менее, исследования сотен гнёзд показали, что биоритмы одной пары, насиживающей яйца, подчиняются скорее не стадному чувству, а необходимости спасаться от хищников. Эту информацию по понятным причинам не удавалось получить в лабораторных условиях. И кстати, циклы активности многих видов ржанок не вписываются в 24 часа. — Unexpected diversity in socially synchronized rhythms of shorebirds, Biological rhythms: Wild times.
• Микробиология, физиология растений. Многие бактериальные заболевания растений сильнее проявляются при повышенной влажности. Оказывается, это происходит потому, что в таких условиях микроорганизмы, попадая в апопласт (пространство между клетками) листьев, эффективнее подавляют «иммунную защиту» растений. Кроме того, при высокой влажности нарушается устойчивость бактериальных сообществ, ассоциированных с надземными частями растения — то есть, фактически, микробиома листьев и побегов. Кто бы мог подумать, что он есть не только у животных! — Bacteria establish an aqueous living space in plants crucial for virulence, Plant science: A war over water when bacteria invade leaves.
• Микробиология, медицина. Способность надолго похудеть определяется не только силой воли человека, но и тем, как устроен его микробиом. Компьютерная модель, разработанная израильскими учёными, показывает, как состав микробиома, его влияние на содержание флавоноидов в организме и на энергетические затраты человека, влияет на результат попыток похудеть. — Persistent microbiome alterations modulate the rate of post-dieting weight regain.
• Вирусология, зоология беспозвоночных. Беспозвоночные тоже подвержены вирусным инфекциям. Более того, их, как и нас, поражают РНК-содержащие вирусы (самый известный пример такого организма — ВИЧ). Транскриптомы (совокупности всех РНК) 220 видов беспозвоночных из 9 различных типов говорят о том, что до настоящего момента мы «недосчитывались» как минимум 1445 разновидностей вирусов, поражающих мягкотелых и покрытых хитином братьев наших меньших. — Redefining the invertebrate RNA virosphere.

Science #354 (6315) + онлайны: влияние положения в обществе на иммунитет, трёхмерный атлас эмбриона человека

• Физиология растений, микробиология. Растения конкурируют со своими патогенными бактериями за пользование питательными веществами. В частности, переносчик сахаров STP13 усиливает свою работу при наличии микробной инфекции. Это приводит к тому, что болезнетворные бактерии получают меньше питательных веществ, и заражение приостанавливается. — Regulation of sugar transporter activity for antibacterial defense in Arabidopsis.
• Вирусология, эволюция. Дивергенцию, то есть появление в процессе смены поколений особей с существенными различиями по одному или нескольким признакам, обычно изучают на долго живущих организмах. Вообще говоря, это не очень удобно, потому что поколения у них сменяются с относительно небольшой скоростью. Очевидный вариант, который рассмотрели только недавно — изучать дивергенцию вирусов! Например, такого известного, как бактериофаг лямбда. Исследователи пытались приучить его эффективнее «охотиться» на два различных штамма кишечной палочки Escherichia coli. Оказалось, что одинаково сильно досаждать обоим штаммам вирусы не могут. Со сменой поколений происходит специализация: одни бактериофаги эффективнее заражают один штамм, другие — соответственно, другой. — Ecological speciation of bacteriophage lambda in allopatry and sympatry.
• Иммунология, этология. Способность натуральных киллеров противостоять компонентам клеточной стенки бактерий — липополисахаридам — у самок макак-резусов зависит от их социального положения: у особей-лидеров противомикробный иммунитет лучше. Если рейтинг самки экспериментально поменять, то и способности её иммунной системы будут скорректированы соответствующим образом. — Social status alters immune regulation and response to infection in macaques, Proinflammatory primates.
• Синтетическая биология. Хотя кремний и углерод оба могут образовывать длинные цепочки из себе подобных атомов, в природе соединений кремния и углерода нет. Их можно получать искусственно, но это дорого. Впрочем, теперь калифорнийские исследователи «вывели» методом направленной эволюции белков ферменты, позволяющие осуществить образование связи между атомами углерода и кремния. Изначально ферменты взяли из исландской морской бактерии Rhodothermus marinus. — Directed evolution of cytochrome c for carbon—silicon bond formation: Bringing silicon to life.
• Биология развития, медицина. Хотя кажется, что про эмбриональное развитие человека мы знаем очень много, это не так. Изучение младенцев, даже нерождённых, давно запрещено. Так что первый в мире трёхмерный интерактивный атлас ранних стадий развития эмбриона Homo sapiens пришлось создавать во многом по экспонатам анатомических коллекций, собранными врачами в США на протяжении последних ста лет. Это первый атлас в своём роде. В процессе сбора данных для него выяснилось, что анатомия эмбрионов мышей и людей отличается более существенно, чем считалось ранее. — An interactive three-dimensional digital atlas and quantitative database of human development, http://www.3dembryoatlas.com.
• Биология развития, стволовые клетки. Судьба клеток, то есть их дифференцировка, зависит от их окружения. Клетки выделяют в пространство вокруг себя факторы, направляющие неопределившихся соседок на тот или иной путь. Оказалось, что эти факторы in vivo и in vitro действуют сходным образом, но только in vivo они оказывают более сильный цитотоксический эффект, и клетки рядом с ними быстрее старятся и начинают выделять интерлейкин-6, а также некоторые другие молекулы. Эти вещества, в свою очередь, тоже влияют на судьбу соседних клеток. Если вспомнить, как тяжело даётся получение тканей и органов в лабораторных условиях и как легко и само собой оно проходит в организме, приходится предположить, что клеточное старение может быть в каком-то смысле полезным. — Tissue damage and senescence provide critical signals for cellular reprogramming in vivo.
• Нейробиология. Стресс нарушает вспоминание информации, но степень его воздействия на мозг можно уменьшить, если сразу после его начала попытаться вспомнить нужную информацию. Правильные техники обучения тоже помогают не забывать ценные данные под действием стресса. — Retrieval practice protects memory against acute stress.