Nature #551 (7678) + онлайны: микробиом Земли, эволюция языка, борьба с устойчивыми опухолями

• Микробиология. Семь лет назад начался крупный проект по микробиологии. Он ещё масштабнее, чем «Микробиом человека», потому что включает в себя всю Землю. Точнее, бактерии из самых разных точек нашей планеты. В проекте участвовало более 3000 учёных из 43 стран, и они собрали почти 28000 образцов. Помог и «краудсорсинг»: не-учёные тоже собирали пробы микроорганизмов. Главный плюс каталога, получившегося в итоге, в том, что все образцы для него обработаны одинаковым способом, а значит, их можно сравнивать. Пока проект не закончен. Его можно будет считать завершённым, когда образцы перестанут приносить принципиально новые для конкретной экосистемы виды микроорганизмов. — A communal catalogue reveals Earth’s multiscale microbial diversity, Microbiology: Crowdsourcing Earth’s microbes.
• Нейробиология, генетика. У человека на 16-й хромосоме есть участок, вариация числа копий генов в котором может приводить к нервно-психическим нарушениям, в частности, к расстройствам аутистического спектра. Главный в этом плане ген там — Kctd13. В новом исследовании наконец выяснили, какую роль кодируемый им белок играет в мозге млекопитающих. Он способствует синаптической передаче, снижая концентрацию RhoA — лиганда одной из убиквитинлигаз. Этот фермент нацепляет «чёрную метку» — убиквитин — на белки. Наличие убиквитина на молекуле белка сигнализирует о том, что её надо уничтожить. То есть при нормальной работе Kctd13 «лишние» белки в нейронах не убиквитинируются и сохраняются. А при нервно-психических нарушениях происходит наоборот. — Kctd13 deletion reduces synaptic transmission via increased RhoA.
• Клеточная биология. Мембранные пузырьки — везикулы — сливаются либо с плазматической мембраной, либо с другими органеллами. Чтобы это сделать, нужно некоторое количество энергии. Оказывается, минимизировать нужную для окончания процесса слияния энергию помогают те же белки, которые «заякоривают» везикулы на нужных органеллах. — A tethering complex drives the terminal stage of SNARE-dependent membrane fusion, Cell biology: Bulky tether proteins aid membrane fusion.
• Лингвистика, эволюция. Изучение двух корпусов (сборников текстов определённого периода, содержащих характерные для тех времён слова) английского языка показало, что слова в нём эволюционируют по тем же законам, что и живые организмы. На них действует и естественный отбор (остаются более удобные для произношения слова), и дрейф генов (слова, обозначающие редкие понятия, распространяются более-менее случайно). Кстати, со временем в английском становится больше неправильных глаголов. — Detecting evolutionary forces in language change.
• Структурка. Для начала процесса транскрипции нужно, чтобы образовался преинициаторный комплекс РНК-полимеразы II с общими факторами транскрипции. Структуру такого комплекса дрожжей Saccharomyces cerevisiae получили с помощью криоэлектронной микроскопии и рассмотрели в разрешении 4,7 ангстрема. — Structures of transcription pre-initiation complex with TFIIH and Mediator.
• Экология, зоология. Вырубка лесов приводит к тому, что крупные массивы их разделяются на мелкие клочки лесистой местности. Это, конечно, влияет на экосистемы. Американские, мексиканские и британские учёные выяснили, как именно, на примере 1673 видов позвоночных. Логично, что на животных с разным размером территории появление новых границ леса с другими природными сообществами влияет по-разному. — Creation of forest edges has a global impact on forest vertebrates.
• Онкология. По всей видимости, выживание опухолей после химиотерапии обеспечивают персистентные клетки. Когда препарат убивает неустойчивые к нему клетки, остаются персистентные. И не просто остаются, а трогаются в рост. Тем не менее и у них нашли слабое место: они зависимы от активности липидной пероксидазы GPX4, и если её подавить, устойчивость персистентных клеток падает. — Drug-tolerant persister cancer cells are vulnerable to GPX4 inhibition.
• Экология, биология морей. На юге Атлантики провели эксперименты по добавлению различных биологически важных элементов в воду. Ограниченность их концентрации во многом регулирует местное биоразнообразие. Оказалось, что многие элементы действуют в паре. Скажем, для достаточного разнообразия в системе зоо- и фитопланктона должно немного не хватать как азота, так и железа. Если обоих этих элементов больше нужного, концентрация хлорофилла повышается в десятки раз, так как растёт численность диатомовых. При этом количество представителей остальных видов, входящих в фитопланктон, падает, что не очень хорошо. Добавление только азота или только железа такого эффекта не дают. — Nutrient co-limitation at the boundary of an oceanic gyre.
• Нейробиология. Хотя в рамках кратковременной синаптической пластичности интенсивность и частота передачи сигнала в конкретном контакте между нейронами существенно меняются, есть синапсы, которые не укладываются в эту закономерность. В них передача сигнала всегда идёт примерно с одинаковой частотой. Они подавляют активность многих других синапсов. Выяснилось, что такое постоянство сигнализации им обеспечивает синаптотагмин-7. Это достаточно странно, поскольку данный белок служит кальциевым сенсором и работает при фасилитации, то есть усилении синаптической передачи. — Synaptotagmin 7 confers frequency invariance onto specialized depressing synapses.
• Структурка. При аутосомно-рецессивной форме ювенильного паркинсонизма (т.е. такого, который наступает не в старости) мутирует ряд генов PARK, в том числе тот, что кодирует протеинкиназу PINK1 (она же PARK6). Она фосфорилирует убиквитин и похожий на него по структуре домен на молекуле паркина. Это запускает митофагию — пожирание клеткой собственных митохондрий. Чтобы выяснить, как конкретно это фосфорилирование происходит, получили кристаллическую структуру белка PINK1 платяной вши в связке с убиквитином. — Structure of PINK1 in complex with its substrate ubiquitin.

Science #358 (6363) + онлайны: кишечные бактерии и химиотерапия, антитела для лихорадки, устройство коры больших полушарий

• Структурка, молекулярка. Сразу после синтеза пре-матричная РНК подвергается процессингу — «обработке» ферментами. В число этих ферментов входит фактор разрезания и полиаденилирования (cleavage and polyadenylation factor, CPF). Он совершает сразу несколько операций: разрезает пре-мРНК, добавляет к ним поли(А)-хвост и запускает терминацию транскрипции. Криоэлектронная микроскопия показала, какой из доменов CPF за какое действие отвечает. — Architecture of eukaryotic mRNA 3'-end processing machinery.
• Микробиология, иммунология, онкология. Очередная порция исследований связи кишечной микробиоты и иммунитета. На этот раз показали, что видовой состав бактерий кишечника влияет на эффективность терапии против белка PD-1, защищающего опухоли, в частности, меланомы. У пациентов с опухолями. хорошо поддающимися химиотерапии, в кишечной микробиоте обнаружили повышенное содержание бактерий рода Ruminococcaceae. А тем, у кого эпителиальные опухоли резистентны к лекарствам, помогало введение Akkermansia muciniphila от доноров фекалий. — Gut microbiome modulates response to anti—PD-1 immunotherapy in melanoma patients, Gut microbiome influences efficacy of PD-1—based immunotherapy against epithelial tumors. биомолекула: Зоопарк в моем животе.
• Иммунология, медицина. На примере никарагуанских детей выяснили, что в ряде случаев иметь антитела против вируса-возбудителя лихорадки Денге плохо. В определённых, не очень высоких, концентрациях они повышают вероятность заболеть. При разработке вакцин против вируса лихорадки Денге нужно обязательно учесть эти данные. — Antibody-dependent enhancement of severe dengue disease in humans.
• Структурка, биохимия. У дрожжей протеаза YME1 регулирует транспорт белков, работу электрон-транспортной цепи, синтез липидов и многое другое. Она заякорена во внутренней мембране митохондрий дрожжей. Её протеазный и аденозинфосфатазный домены висят в межмембранном пространстве. Множество АТФазных доменов YME1, как показала криоэлектронная микроскопия, образуют эдакую лестницу, в центре которой остатки тирозинов взаимодействуют с пептидами-субстратами. Эти и другие подробности функционирования YME1 изложены в научной статье. — Structure of the mitochondrial inner membrane AAA+ protease YME1 gives insight into substrate processing.
• Нейробиология. Японцы уточнили, как устроена кора больших полушарий у млекопитающих, а конкретно у мышей. Нейроны её пятого слоя образуют микроколонки, а колонки выстраиваются в шестиугольные ячейки. Клетки в пределах одной микроколонки происходят от разных предшественников, но связаны друг с другом щелевыми контактами, по которым могут обмениваться электрическими сигналами. Кроме того, нейроны одной колонки получают сигналы приблизительно из одних и тех же источников, и их активность синхронизируется. — Lattice system of functionally distinct cell types in the neocortex.
• Нейробиология. А другой коллектив исследователей составил карту спинного и головного мозга мухи, а конкретно их участков, получающих и обрабатывающих соматосенсорную информацию. И хотя принцип устройства нервной системы у насекомых отличается от того, которому подчинена ЦНС млекопитающих, здесь удалось найти множество функциональных сходств. — Topological and modality-specific representation of somatosensory information in the fly brain.
• Нейробиология, клеточная биология. У дрожжей эндоплазматический ретикулум «привязан» к митохондриями комплексом из четырёх белков, который называется ERMES. Функциональных ортологов этим белкам у животных пока не находили. И вот наконец нашли. Белок PDZD8 оказался структурным и функциональным ортологом компонента MMM1 комплекса ERMES дрожжей. Он регулирует изменение концентрации ионов кальция, вызванное синпатической активностью. — ER-mitochondria tethering by PDZD8 regulates Ca²⁺ dynamics in mammalian neurons.
• Вирусология, структурка. Вирус лихорадки Рифт-Валли передаётся москитами, а в клетки попадает с помощью эндоцитоза, опосредованного рецепторами. В этом эндоцитозе также задействованы специальные белки слияния. Изменение их структуры во время приёма внутрь клетки вирусных частиц и изучали в настоящем исследовании. — A glycerophospholipid-specific pocket in the RVFV class II fusion protein drives target membrane insertion.
• Клеточная биология, генетика. Менделевская генетика учит, что у двух разных аллелей одинаковая вероятность попасть в гамету. Однако есть концепции поновее, вроде «эгоистичного гена». Аллели, подчиняющиеся этой концепции, умеют хитрить и используют некоторую несимметричность мейоза в женских гаметах для того, чтобы повысить частоту своего появления в гаметах. В ход идёт и изменение формы веретена деления. — Spindle asymmetry drives non-Mendelian chromosome segregation.