Nature #563 (7729) + онлайны: многообразие нейронов, окраска яиц динозавров и прогноз настроения на завтра

• Нейробиология. Повреждение спинного мозга приводит к тяжелым последствиям — нарушению двигательной активности вплоть до паралича. Ученые разработали новую нейротехнологию — пространственно селективную и контролируемую стимуляцию спинного мозга. Ее применение позволило восстановить ходьбу у пациентов, перенесших травму спинного мозга более четырех лет назад. — Targeted neurotechnology restores walking in humans with spinal cord injury.
• Нейробиология. Движение. В моторной коре есть специальный вид активности — «подготовительная активность», — который предваряет все движения до их начала. Как она поддерживается без движения и преобразуется в двигательную команду для запуска этих движений — большой вопрос. Ученые выделили два типа нейронов пирамидального тракта в моторной коре. Первый тип связан с таламической областью и поддерживает раннюю и постоянную подготовительную активность. Второй же связан с моторными центрами в мозгу и «дает» двигательные команды. — Single-cell sequencing paints diverse pictures of the brain, Distinct descending motor cortex pathways and their roles in movement.
• Нейробиология. Неокортекс — очень сложная структура из множества типов клеток. Ученые использовали метод секвенирования одиночных клеток и проанализировали 23 822 клетки из первичной зрительной коры и передней боковой моторной коры мышиного неокортекса. В результате было выявлено 133 транскриптомных типа клеток. Это исследование показывает распределение различных нервных клеток в мозге и улучшает понимание их функций. — Single-cell sequencing paints diverse pictures of the brain, Shared and distinct transcriptomic cell types across neocortical areas. биомолекула: 12 методов в картинках: нейробиология, Секвенирование единичных клеток (версия — Metazoa).
• Структурка. Несколькими группами были представлены данные по структуре серотониновых рецепторов 5-HT3 (в частности 5-HT3 A1), катионных пентамерных лиганд-управляемых ионных каналов, полученные с помощью криоэлектронной микроскопии. Информация может помочь в разработке терапии, направленной на эти молекулы, — например, для купирования приступов тошноты, вызванной облучением и химиотерапией. — Conformational transitions of the serotonin 5-HT3 receptor, Cryo-EM reveals two distinct serotonin-bound conformations of full-length 5-HT3A receptor.
• Нейробиология. Молекулярка. Модификации бывают не только у ДНК или обслуживающих ее белков. Метилирование аденозина и превращение его в N6-метиладенозин (m6A) — это наиболее распространенная модификация мРНК млекопитающих, которая регулирует модифицированные транскрипты через m6A-специфические связывающие белки. Особо важна она в нервной системе. Ученые показали, что нейрональная стимуляция индуцирует трансляцию модифицированных нейронных мРНК при участии белка YTHDF1. Именно этот процесс оказывается важен при обучении и запоминании. — m6A facilitates hippocampus-dependent learning and memory through YTHDF1.
• Методика. Nature подготовило большую статью по использованию МРТ для визуализации тканей. Если обычно в медицинских учреждениях используют аппараты в 1,5 или 3 тэсла, то ученые уже разглядывают детальнейшие снимки со сканеров в 10,5 Т. Чем хороши новые сканеры и до какого предела можно повышать напряженность магнитного поля для живых организмов — читайте в этом обзоре. — The world’s strongest MRI machines are pushing human imaging to new limits.
• Нейробиология. Иммунология. Трудно переоценить роль синаптического сигналинга в мозге. При развитии нервной системы синапсы проходят через прунинг, выделение самых нужных связей, для улучшения реакции на раздражители и внешние сигналы. Ненужные синапсы поглощаются и фагоцитируются микроглией. Ученые выявили, что для избежания «перегибов» излишнего прунинга есть особый сигнал, который окрестили «не ешь меня» (don’t eat me). — A ‘don’t eat me’ immune signal protects neuronal connections.
• Молекулярка. Неправильная укладка белков встречается во многих заболеваниях человека, включая болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и сахарный диабет II типа. Защитный механизм контроля качества белка в клетке (PQC — protein quality control) в процессе эволюции «научился» избирательно распознавать неправильно свернутые белки и ограничивать их токсические эффекты. Ученые показали, что убиквитиновые цепи, связанные с неправильно свернутыми белками в цитоплазме, отличаются от тех, которые связаны с неправильно свернутыми белками в ядре. — Distinct proteostasis circuits cooperate in nuclear and cytoplasmic protein quality control.
• Молекулярка. Как эпителиальным листам удается выполнять свои функции и при этом выдерживать трехмерные деформации, было неясно. Сейчас ученые пролили свет на это явление и даже ввели для его описания особое название — активная сверхэластичность, когда эпителий не нарушается при экстремальном растяжении и постоянном напряжении. — Active superelasticity in three-dimensional epithelia of controlled shape.
• Молекулярка. Скелетные стволовые клетки регулируют рост костей и гомеостаз, продуцируя разные типы клеток, включая хондроциты, остеобласты и стромальные клетки костного мозга. Согласно новой концепции, есть определенный тип скелетных стволовых клеток, тесно связанный с эпифизарной пластинкой роста. Зона покоящегося хряща поддерживает пластинку роста, секретируя белок PTHrP (PTHrP — parathyroid hormone-related protein). Этот белок взаимодействует с молекулой Indian hedgehog, высвобождаемой из зоны гипертрофии. На мышиной модели были выяснены некоторые характеристики этой уникальной популяции PTHrP-позитивных хондроцитов из зоны покоящегося хряща пластинки роста: изначально они унипотентны, но способны приобретать мультипотентность. — Resting zone of the growth plate houses a unique class of skeletal stem cells.
• Молекулярка. Онкология. Инактивация ARID1A и других компонентов ядерного белкового комплекса SWI/SNF с большой частотой встречается во многих злокачественных новообразованиях у человека. Таким образом, комплекс SWI/SNF должен участвовать в подавлении роста опухолей. Ученые это подтвердили: оказалось, что ARID1A-содержащий комплекс SWI/SNF работает как ингибитор проонкогенных транскрипционных коактиваторов YAP и TAZ. — The SWI/SNF complex is a mechanoregulated inhibitor of YAP and TAZ.
• Молекулярка. Главный гистопатологический признак нервно-мышечных заболеваний, например, бокового амиотрофического склероза, — это цитоплазматическая агрегация белка TDP-43, который кодируется геном TARDBP. Иногда мутации в гене TARDBP действительно приводят к неправильному сворачиванию белка, но у большинства пациентов нет мутаций в этом гене. Ученые сейчас немного прояснили, что же происходит: таких агрегатов из белка TDP-43 много в поврежденных тканях, в которых происходит активная регенерация. Это усиливает возможность образования амилоидных волокон и/или агрегацию TDP-43 при подобных болезнях. — TDP-43 and RNA form amyloid-like myo-granules in regenerating muscle.
• Онкология. Исследователи изучали гомологичную рекомбинацию и укорочение концов ДНК в опухолевых клетках с мутацией BRCA1. Оказалось, что DYNLL1- это ингибитор укорочения концов ДНК. Потеря DYNLL1 «разрешает» укорочение концов ДНК и восстанавливает процессы гомологичной рекомбинации в BRCA1-мутантных клетках. Это в итоге ведет к резистентности к некоторым лекарствам и к плохой выживаемости пациентов с раком яичников с мутацией BRCA1. — DYNLL1 binds to MRE11 to limit DNA end resection in BRCA1-deficient cells.
• Археология. Интересовались ли вы когда-нибудь окраской яичной скорлупы у динозавров? Вот ученые — да. Раньше считалось, что разноцветные яйца появились у птиц: за цвет ответственны красно-коричневый пигмент протопорфирин IX и сине-зеленый биливердин. Изучив образец скорлупы яйца динозавра рамановской микроспектроскопией и проведя филогенетический анализ, ученые выявили, что окраска яичной скорлупы и пигментные паттерны возникли еще у теропод. — Dinosaur egg colour had a single evolutionary origin.
• Экология. Наша планета за столетие очень сильно изменилась. Например, раньше только 15% поверхности Земли использовалось для выращивания сельскохозяйственных культур и скота. Сегодня же антропогенная активность затронула и изменила более 77% суши (за исключением Антарктиды) и 87% океана. Читайте в этой статье о том, как исчезают не затронутые человеческой деятельностью экосистемы и что делается для их сохранения. — Protect the last of the wild.
• Мобильные технологии. Прогноз настроения на завтра? Вполне возможно, что скоро вы сможете его получить. Ученые создают браслеты и приложения, которые можно использовать для прогнозирования настроения и общего психического состояния. Прогноз составляется по мониторингу стресса, сна, активности и социальных взаимодействий. О том, насколько надежна может быть такая методика и каковы ее подводные камни, читайте в этой статье. — Happy with a 20% chance of sadness. биомолекула: Мобильные технологии для жизни и спорта.

Science #362 (6414) + онлайны: ламы в борьбе с гриппом, мир с дрожжевыми патогенами и замедление болезни Паркинсона

• Нейробиология. Как и Nature, Science включила в публикацию статью по изучению движений. Ученые рассматривали различные положения тела (в данном случае на модели грызунов) в трехмерном пространстве. Они показали, что позы — то есть относительное положение частей тела — кодируются в нейронах задней теменной (PPC) и лобной моторной коре (M2). Расшифровав активность нейронов в этих зонах, ученые могли точно предсказать положение животного. — Identifying posture cells in the brain, Efficient cortical coding of 3D posture in freely behaving rats.
• Нейробиология. Болезнь Паркинсона — очень тяжелое нейродегенеративное заболевание, от которого все еще нет лекарства. Исследователи описали новый молекулярный путь с участием PAR (poly(adenosine 5'-diphosphate—ribose)), который объясняет образование α-синуклеиновых агрегатов при этой патологии. Активность PARP-1 (PAR polymerase—1) и продукция PAR, как оказалось, связаны с токсичностью α-синуклеина. Ингибирование же PARP или нокаут PARP-1 защищали мышей от болезни Паркинсона. Эти данные дают надежду на разработку лекарства, замедляющего прогрессирование заболевания. — Cancer enzyme affects Parkinson’s disease, Poly(ADP-ribose) drives pathologic α-synuclein neurodegeneration in Parkinson’s disease. биомолекула: Болезнь Паркинсона: что изучать? как изучать?, Диагностика патологий клеточного метаболизма при нейродегенеративных заболеваниях, Болезни и изменения клеточного метаболизма.
• Нейробиология. Метод. Гипоталамус контролирует социальное поведение и жизненно важные функции гомеостаза. Несмотря на его очень важную роль в организме человека, о клеточной архитектуре гипоталамических ядер известно не так много. Ученые разработали и применили новый метод, который позволил им создать клеточный атлас преоптической области гипоталамуса мыши и выделить около различных 70 нейронных популяций. — Molecular, spatial and functional single-cell profiling of the hypothalamic preoptic region.
• Молекулярка. Талидомид и его аналоги улучшают выживаемость пациентов с множественной миеломой и другими видами рака крови. Эти соединения связываются с компонентом E3-убиквитинлигазного комплекса цереблоном — видимо, именно с этим связан тератогенный эффект препарата. Впоследствии, как было показано раньше, этот белок нацеливает на расщепление два специфических транскрипционных фактора, содержащих ZF-мотивы (zinc finger — цинковый палец) и играющих роль в развитии рака. Сейчас исследователи показали, что таких факторов транскрипции, на которые влияют талидомид и его аналоги, гораздо больше. — Defining the human C2H2 zinc finger degrome targeted by thalidomide analogs through CRBN. биомолекула: С миру по нитке: как соединились компоненты клинического исследования.
• Онкология. Меланомы, которые развиваются из поверхностных клеток слизистой оболочки, характеризуются небольшим количеством мутаций — то есть низкой мутационной нагрузкой, геномной нестабильностью и плохим прогнозом. Ученые выяснили, что ген SPRED1, кодирующий негативный регулятор MAPK-сигналинга, был инактивирован в 37% исследованных ими опухолей. Затем на модели рыбок данио, было показано, что SPRED1 выступает в роли супрессора опухоли. Так, нокдаун SPKED1 вызывал активацию MAPK, ускорял пролиферацию клеток и способствовал резистентности к лекарствам, ингибирующим активность рецепторной тирозинкиназы KIT. — Human tumor genomics and zebrafish modeling identify SPRED1 loss as a driver of mucosal melanoma.
• Микробиом. Некоммерческая организация GMC (Global Microbiome Conservancy) продолжает собирать и анализировать кишечную флору людей со всего мира. Обычно в исследованиях фокусируются на микробиоме жителей развитых городов, употребляющих обработанные продукты и использующих антибиотики. Работники же GMC стараются включить в работу и изучение бактерий представителей традиционных обществ, несмотря на этические и юридические сложности с транспортировкой и экспертизой материала. — Microbiome conservancy stores global fecal samples. биомолекула: Микробы из глубинки. Стоит ли нам трансплантировать себе фекалии дикарей, чтобы вернуть былое здоровье, Микробиом кишечника: мир внутри нас, Эмеран Майер: «Второй мозг: Как микробы в кишечнике управляют нашим настроением, решениями и здоровьем». Рецензия.
• Вирусология. Машинное обучение. РНК-вирусы вызывают многие инфекционные заболевания, и те из них, которые заражают человека, часто также живут в организмах животных и птиц или передаются через укусы насекомых. Без понимания, какие живые организмы переносят вирус, трудно оценить риски заражения для человека, выделить наиболее уязвимые группы населения и разработать эффективные защитные меры. Ученые применили алгоритмы машинного обучения для анализа вирусных геномов и разработали технологию, которая может помочь вычислить хозяина исследуемого вируса. — Sources of human viruses, Predicting reservoir hosts and arthropod vectors from evolutionary signatures in RNA virus genomes.
• Вирусология. Не секрет, что разработка общей вакцины от гриппа — очень непростое дело. Ученые решили обратиться за помощью к ...ламам. При гриппе их иммунная система ведет себя необычно и продуцирует антитела без легких цепей, которые оказываются эффективнее в борьбе с вирусом. Еще больше «урезав» антитела, исследователи создали назальный спрей с аденовирусным вектором. Закапывание его мышам обеспечило долговременную защиту от разных штаммов гриппа. Пока что до исследований на людях еще далеко, но потенциально эта стратегия очень многообещающая. — Universal protection against influenza infection by a multidomain antibody to influenza hemagglutinin, Llama antibodies inspire gene spray to prevent all flus. биомолекула: Универсальная вакцина от гриппа — мечты и реальность.
• Микология. Дрожжи Candida albicans встречаются в желудочно-кишечном тракте млекопитающих. Они могут вести себя как комменсалы, а могут стать патогенами и даже привести к смерти человека. Ученые манипуляциями с мышами смогли добиться того, что в результате эволюционного давления — в частности, мутационного процесса в гене FLO8 — этот гриб утратил вирулентность. — Evolving a pathogen to be protective, Experimental evolution of a fungal pathogen into a gut symbiont.