http://phct-biotechnology.ru
Оглавление

SciNat за ноябрь 2017 ##3–4: вызывающая опухоли противоопухолевая терапия, роль количества бактерий в кишечнике, секрет молодости клеток зародышевого пути

  • 333
  • 0,9
  • 0
  • 0
Добавить в избранное

Это странствующий голубь. Он вымер по вине человека. Сначала Homo sapiens перебили большинство их, оставив только очень маленькие популяции. Затем в ход пошли антропогенные факторы. Птицы не смогли сопротивляться их воздействию, так как генетическое разнообразие в их «коллективах» было недостаточным для появления приспособлений.

На этот раз дайджест получился сдвоенным. В нём вы найдёте описания статей сразу двух выпусков Nature и двух выпусков Science. Тем интереснее! Особенно много за прошедшие две недели появилось сведений о различных белковых структурах и о генетике. Не обошлось и без CRISPR и нейробиологии.

Nature #551 (7680) + онлайны: пять слуховых костей у травоядных, вызывающая опухоли противоопухолевая терапия, роль количества бактерий в кишечнике

DOwQcksXkAAa8gK.jpg

Здесь изображены колонии стволовых клеток эпидермиса человека. Такие колонии пересаживали на кожу семилетнему мальчику, больному буллёзным эпидермолизом. Это генетическое заболевание, при котором целостность кожи постоянно нарушается, и соприкосновение практически с чем угодно приводит к её повреждениям. Материал для пересадок брали у самого больного, однако перед трансплантацией в его клетках заменили мутантный ген на нормальный. Теперь мальчик здоров. Это один из первых примеров излечения от неизлечимой болезни.

  • Палеонтология, зоология позвоночных. Харамииды — скорее всего, первые травоядные млекопитающие. Некоторые из них по внешнему виду и образу жизни были похожи на белок-летяг. Два новых вида таких зверей обнаружили недавно на территории нынешнего Китая. Жили они там в юрском периоде, 164–159 миллионов лет назад. Что самое интересное, в среднем ухе у них было не три слуховые косточки, а пять. — A Jurassic gliding euharamiyidan mammal with an ear of five auditory bones.
  • Иммунология, медицина. У пожилых людей нередко возникает фиброз сердца — возрастное изменение свойств его тканей. Трансформирующий фактор роста бета-1 (TGFB1) — вещество, провоцирующее фиброз. Чтобы этот эффект TGFB1 проявился, нужен интерлейкин-11 (IL-11). IL-11 и рецептор к нему экспрессируются в фибробластах, когда те запускают неканонические сигнальные пути, чья активность приводит к выработке фиброгенных белков. Таким образом, чтобы не дать фиброзу развиться, нужно ингибировать активность IL-11. — IL11 is a crucial determinant of cardiovascular fibrosis.
  • Иммунология, рак. Одна из стратегий лечения рака — его иммунотерапия, при которой лимфоциты «натравливают» на клетки опухолей, блокируя работу белка PD-1 в этих лимфоцитах. Однако, как выяснилось, эта манипуляция может приводить к злокачественному перерождению самих лимфоцитов. — PD-1 is a haploinsufficient suppressor of T cell lymphomagenesis, Cancer immunotherapy: The dark side of PD-1 receptor inhibition. биомолекула: Хороший, плохой, злой, или Как разозлить лимфоциты и уничтожить опухоль, Дендритные клетки: профессиональные разведчики в «Опухолевой войне».
  • Иммунология, рак. И ещё одна статья про PD-1. В ней пытаются понять, почему направленная на этот белок иммунотерапия порой не работает. Авторы приходят к выводу, что успех лечения зависит от выработки PD-1 не только в лимфоцитах, но и в самих опухолевых клетках. Повлиять на неё может, например, комплекс циклина D с циклин-зависимой киназой 4. — Cyclin D—CDK4 kinase destabilizes PD-L1 via Cul3SPOP to control cancer immune surveillance. биомолекула: Лечение Джимми Картера.
  • Физиология животных. Васкулярный эндотелиальный барьер отделяет кровь от других тканей. Выяснилось, что регуляция его функций частично осуществляется расположенным в мембранах эндотелиальных клеток рецептором Notch. Сигнальный путь, запускаемый его активацией, запускает образование адгезионных контактов между клетками эндотелия, что делает барьер более плотным. — A non-canonical Notch complex regulates adherens junctions and vascular barrier function.
  • Геномика, эволюция. Пшеница в ряде случаев гексаплоидна, то есть её клетки содержат по шесть наборов хромосом. Нередко два из этих шести наборов достаются ей от злака под названием эгилопс Тауша (Aegilops tauschii). И хотя это растение давно обогащает генофонд одной из важнейших сельскохозяйственных культур, его геном был расшифрован только что. При этом использовали несколько различных подходов к секвенированию. — Genome sequence of the progenitor of the wheat D genome Aegilops tauschii.
  • Структурка, молекулярка. В каждой субъединице любой рибосомы есть крупная молекула рибосомальной РНК (рРНК). После собственного синтеза ряд нуклеотидов таких рРНК модифицируется. Этот процесс происходит и у прокариот, и у ядерных организмов. Исследователи изучили 130 модификаций рРНК соответствующих рибосом и изменения структуры органоидов, вызываемые этими модификациями. Они пришли к выводу, что повышенное число изменённых нуклеотидов в рРНК 80S-рибосом человека обеспечивает этим органоидам дополнительную стабильность структуры. — Visualization of chemical modifications in the human 80S ribosome structure.
  • Структурка, биохимия. Гликозилирование — важный биохимический процесс, происходящий в люмене (внутренней среде) аппарата Гольджи (АГ). Чтобы он прошёл, нужно перенести внутрь аппарата Гольджи молекулы сахаров. Это делается с помощью специальных белков. Структуру одного из таких белков, встроенных в мембрану АГ, и определили кристаллографы. Это транспортёр маннозы Vrg4, работающий на ГДФ. — Structural basis of nucleotide sugar transport across the Golgi membrane.
  • Микробиология. Изменения состава микробиоты всё чаще связывают с различными физиологическими процессами в организме человека, а также с конкретными заболеваниями. Но обычно в подобных исследованиях корреляций учитывают только качественный состав микробиома, а на его массу и другие количественные характеристики обращают недостаточно внимания. Новое исследование показывает, что общая численность бактерий фекальной микробиоты тоже играет немаловажную роль. В частности, она определяет тип бактериального сообщества кишечника, а у некоторых страдающих болезнью Крона — и его видовой состав. — Quantitative microbiome profiling links gut community variation to microbial load. биомолекула: Зоопарк в моем животе, Микробиом кишечника: мир внутри нас, Чем пахнет здоровье?
  • Микробиология. Частое употребление сильно солёной пищи связывают с повышенным артериальным давлением. А новые исследования показывают, что частично за повышение давления при этом отвечают бактерии кишечника, точнее, снижение числа микроорганизмов Lactobacillus murinus там. По крайней мере, так дело обстоит у мышей. Кроме того, большие концентрации хлорида натрия активируют иммунный ответ со стороны Т-хелперов 17 типа, что тоже способствует гипертензии. — Salt-responsive gut commensal modulates TH17 axis and disease, Microbiota: A high-pressure situation for bacteria.
  • Микробиология. Обзорная статья повествует о том, что нового узнали о бактериальном «чувстве кворума» за последние годы. «Чувство кворума» — это способность групп микроорганизмов слаженно реагировать на внешние воздействия. Оно обеспечивает им защиту от противомикробных веществ и просто неблагоприятных внешних условий. Поэтому его имеет смысл изучать не только ради накопления фундаментальных знаний, но и для повышения эффективности лечения от бактериальных инфекций. — Progress in and promise of bacterial quorum sensing research.

Science #358 (6365) + онлайны: падение странствующего голубя, генетика львиного зева и множество интересных структур

  • Молекулярка, структурка. Интроны из пре-мРНК вырезает комплекс ферментов — сплай(со)сома. Она же сшивает оставшиеся экзоны. Есть предположение, что в процессе сплайсинга структура сплайсомы претерпевает значительные изменения. Поэтому исследователи изучили структуру кристаллизованного комплекса белков сплайсомы дрожжей сразу после окончания сшивания экзонов в разрешении 3,7 ангстрем, а также посткаталитического комплекса P в составе сплайсомы. Это помогло понять, как конкретно сплайсома связывается с определёнными участками экзонов и узнаёт, что ей надо сшить. — Postcatalytic spliceosome structure reveals mechanism of 3′-splice site selection, Structure of the yeast spliceosomal postcatalytic P complex.
  • Протеомика, нейробиология, клеточная биология. Детирозинилирование альфа-тубулина играет важную роль в «поведении» микротрубочек. Его нарушения имеют место при раке, неверной организации тканей мозга в процессе эмбрионального развития и при кардиомиопатиях. Долгое время не было известно, что за фермент катализирует детирозинилирование. Теперь выяснилось, что это белок вазогибин-1. Он образует комплекс с SVBP — малым связывающимся с вазогибином белком и в таком виде действует на соответствующие аминокислоты тубулина. Раньше вазогибины рассматривали только в качестве регуляторов образования кровеносных сосудов. — Vasohibins encode tubulin detyrosinating activity, Vasohibins/SVBP are tubulin carboxypeptidases (TCP) that regulate neuron differentiation.
  • Генетика, зоология позвоночных. Одно время странствующих голубей были миллионы, а потом люди стали их активно истреблять. По правде, истребили мы этих птиц не полностью. Остались небольшие популяции странствующих голубей, но их размер был недостаточным, чтобы обеспечить нужное для противостояния изменяющимся (опять же, из-за деятельности человека) внешним условиям генетическое разнообразие. — Natural selection shaped the rise and fall of passenger pigeon genomic diversity.
  • Генетика, эволюция. У некоторых видов львиных зевов на жёлтом цветке есть пурпурное пятно, указывающее пчеле, куда лететь. Ряд цветков того же вида вместо пятна имеет прожилки. Оказалось, что окраску в данном случае определяет малая РНК, кодируемая инвертированной дупликацией гена, отвечающего за выработку одного из пигментов. Анализ распространённости двух форм окраски цветка в месте их сосуществования показал, что на описанный локус действует естественный отбор. — Evolution of flower color pattern through selection on regulatory small RNAs.
  • Структурка, иммунология. Для раннего обнаружения патогенов в клетках животных есть богатые лейцином домены, связывающиеся с нуклеотидами. Они объединяются с другими белками в большие комплексы, инфламмасомы, и отражают атаку бактерий или вирусов. Структуру инфламмасом рассмотрели в большом разрешении и на её основании поняли, какими участками этот комплекс связывается со своими мишенями. — The structural basis of flagellin detection by NAIP5: A strategy to limit pathogen immune evasion.
  • Структурка, микробиология. У бактерий активация транскрипции может идти двумя различными механизмами. В одном из них принимает участие комплекс активации транскрипции I. Его структуру расшифровали с помощью криоэлектронной микроскопии, и теперь понятно, как он связывается с промотором на ДНК и привлекает туда же РНК-полимеразу. — Structural basis of bacterial transcription activation.

Nature #551 (7681) + онлайны: регенерация плоских червей, визитная карточка рака молочных желёз, секрет молодости клеток зародышевого пути

DPUTksHWsAA15XC.jpg

На обложке этого номера Nature показана структура белка PLC (сокращение от peptide-loading complex). Он находится в мембране эндоплазматического ретикулума и действительно загружает белки — в главный комплекс гистосовместимости 1 типа (MHC-I).

  • Молекулярка, рак. В геноме клеток рака молочной железы, имеющих мутацию в гене BRCA1, часто встречаются тандемные удвоения размером по 10 000 оснований. При мутациях в BRCA2 такого не наблюдается. Такие удвоения возникают из-за того, что репликационная вилка «спотыкается» об определённые белки и реплицирует один и тот же участок ДНК дважды. Вероятно, тандемные дупликации могут служить для диагностов «визитной карточкой» клеток рака молочной железы с инактивированным BRCA1. — Mechanism of tandem duplication formation in BRCA1-mutant cells.
  • Биохимия, рак. Клеткам опухолей лёгких фермент NFS1, помогающий синтезировать железосерные кластеры белков, очень нужен. Молекулы с такими кластерами защищают клетки от окислительного стресса, а его вероятность в лёгких повышена из-за большой концентрации кислорода там. Подавление активности NFS1 может приводить к гибели таких клеток, хотя на выживаемость компонентов опухолей кожи оно не влияет. Оказалось, что при аденокарциноме лёгких ген NFS1 в соответствующих клетках амплифицируется. — NFS1 undergoes positive selection in lung tumours and protects cells from ferroptosis.
  • Физиология, старение. Отдельные животные стареют и умирают, но их клетки зародышевого пути — никогда. За счёт них и продолжается род. Как клеткам зародышевого пути удаётся сохранить вечную молодость, до самого недавнего времени было абсолютно непонятно. Теперь эксперименты на круглом черве Caenorhabditis elegans выявили некоторые детали этого механизма. В яйцеклетках этих организмов с течением времени нарушается протеостаз, и некоторые белки слипаются, образуя агрегаты. Когда с такой клеткой сливается сперматозоид, он активирует в ней работу вакуолярной H+-АТФазы и лизосом. Последние разрушают белковые агрегаты и восстанавливают протеостаз. — A lysosomal switch triggers proteostasis renewal in the immortal C. elegans germ lineage.
  • Микробиология, физиология. Бактерия Clostridium sporogenes из кишечной микробиоты млекопитающих использует аминокислоты с ароматическими радикалами — триптофан, тирозин и фенилаланин. Из них микроорганизм производит 12 метаболитов, притом в таким концентрациях, которые вполне могут воздействовать на физиологические процессы организма хозяина. Учёные оценили проявления такого воздействия, манипулируя генами Clostridium sporogenes и подсаживая разных мутантных бактерий мышам без собственной микробиоты — так, чтобы уровни этих 12 метаболитов в сыворотке крови у грызунов различных групп отличались. Выяснилось, что продукты жизнедеятельности названной бактерии меняют у животных проницаемость стенок кишечника и силу иммунных ответов. — A gut bacterial pathway metabolizes aromatic amino acids into nine circulating metabolites.
  • Зоология беспозвоночных, биология развития. Как клетки зародыша понимают, кем им стать? Во многом им помогают «гены позиционной информации». Плоский червь Schmidtea mediterranea, у которого, как и у других представителей его типа, отлично развита регенерация, помог выявить два таких гена, отвечающих за направление роста мышечных волокон. При регенерации клетки, в которых экспрессируется ген myoD, входят в состав продольных мышечных волокон тела червя, а клетки с активным геном nkx1-1 образуют круговые волокна. — Orthogonal muscle fibres have different instructive roles in planarian regeneration.
  • Структурка, молекулярка. У эукариот репарация, связанная с транскрипцией, удаляет «неверные» нуклеотиды из той цепи ДНК, на матрице которой строится РНК. При синдроме Коккейна эта репарация может быть нарушена, так как мутантный белок Rad26 в данном случае присоединяется к ДНК-полимеразе II, занимающейся восстановлением правильной последовательности нуклеотидов, и существенно меняет её путь. Структуру кристалла комплекса ДНК-полимеразы II с Rad26 и рассмотрели авторы обсуждаемой статьи. — Structural basis for the initiation of eukaryotic transcription-coupled DNA repair.

Science #358 (6366) + онлайны: раковые бактерии, видообразование за три поколения, структура каналородопсина-2, отличие мозга человека от других приматов

  • Эволюция. Дарвин изучал процессы видообразования на вьюрках, но вряд ли он знал, что оно может происходить невероятно быстро — всего за два поколения. Об этом учёным стало известно только сейчас. На один из Галапагосских осторовов залетел самец вьюрка Geospiza conirostris. Такого вида там раньше не было. Он скрестился с местными Geospiza fortis, а потомки таких союзов устроили между собой инбридинг. Репродуктивная изоляция с родительскими видами была достигнута уже у их детей, да и форма клюва у них изменилась. — Rapid hybrid speciation in Darwin’s finches.
  • Микробиология, рак. У больных колоректальным раком в метастазах находят микроорганизмы вида Fusobacterium nucleatum, а вместе с ними и различных Bacteroides, Selenomonas и Prevotella. Когда мышам с подсаженными им фрагментами соответствующих метастазов давали антибиотик метронидазол, то численность упомянутых выше бактерий у них снижалась, а рост опухолей замедлялся. Конечно, рано говорить, что рак прямой кишки вызывают бактерии, но они определённо влияют на течение этой болезни. — Analysis of Fusobacterium persistence and antibiotic response in colorectal cancer.
  • Биотехнология. Микробиологи научились записывать в кассеты CRISPR-Cas информацию о биохимических событиях, происходящих в бактериальных клетках. Правда, не все сразу, а только ограниченный их набор. Пока вершина мастерства — одновременная регистрация уровня трёх метаболитов: меди, трегалозы и фукозы. — Multiplex recording of cellular events over time on CRISPR biological tape.
  • Клеточная биология. ATR-киназа нужна не только для предотвращения нестабильности хромосом из-за клеточного стресса. Как оказалось, она играет важную роль в процессах митоза. Её молекулы находятся у центромер, и без неё хромосомы не расходятся после метафазы. — A mitosis-specific and R loop—driven ATR pathway promotes faithful chromosome segregation.
  • Структурка. Международная команда учёных, среди которых был сотрудник нашего МФТИ, определила кристаллическую структуру каналородопсина 2. Это важнейший белок в оптогенетике. Изначально он был получен из водоросли, а Карл Дайссерот и другие выдающиеся нейробиологи разработали способ «вставлять» его в мембраны нервных клеток, из-за чего они получали способность активироваться под действием света. Каналородопсин начинает пропускать через себя положительно заряженные ионы, если на него подействовать излучением определённой длины волны. Получается, каналородопсином пользовались более десяти лет, не зная точно его строения. — Structural insights into ion conduction by channelrhodopsin 2. биомолекула: Светлая голова, Свет, камера, ... нервный импульс!
  • Нейробиология, молекулярка. По сравнению с макаками и шимпанзе у нас в ряде участков коры больших полушарий, а также в полосатом ядре и мозжечке больше нейронов, выделяющих дофамин. Человеческие дофаминэргические клетки превосходят обезьяньи не только количественно. У нас есть один тип дофаминовых нейронов, которого нет у остальных приматов. По всей видимости, такое развитие дофаминовой системы не только позволило нам ощущать удовольствие от крайне отдалённых целей (и поэтому быть достаточно мотивированными для их достижения), но и «подарило» нам такие заболевания, как аутизм и паркинсонизм. — Molecular and cellular reorganization of neural circuits in the human lineage.
  • Психология. При выборе варианта действий для достижения цели мы оцениваем, сколько усилий нам при этом потребуется и стоят ли эти усилия желаемого. Мы понимаем, что такими же критериями руководствуются и другие. Удивительно, но осознание намерений других людей при достижении цели свойственно не только взрослым Homo sapiens, но даже детям возрастом менее года. Они также могут предсказать, пойдёт ли человек на запланированные жертвы ради некой определённой выгоды (при условии, что эта выгода известна). — Ten-month-old infants infer the value of goals from the costs of actions.
  • Микробиология, биология моря, глобальное потепление. Значительная часть событий углеродного цикла происходит вне связи с растениями и фотосинтезом, глубоко в океане. Это нитритокисляющие бактерии. Они могут фиксировать растворённый в воде диоксид углерода. При этом многие из них способны также образовывать аммоний — вероятно, для «подкормки» партнёров по пищевой цепочке, способных образовывать нитриты. — Major role of nitrite-oxidizing bacteria in dark ocean carbon fixation.

Комментарии

Вас также может заинтересовать