Nature #563 (7730) + онлайны: сложные-сложные клетки, красный бык и новый регулятор интерферонов

• Биология клетки. Итак, спецтемой нового выпуска Nature стали перспективные клеточные исследования. Из новых статей мы узнаем:
  • В чем заключается принципиальная разница между подходами «сверху вниз» и «снизу вверх». Если первый путь — это способ разобрать процесс «по полочкам», концентрируясь на роли отдельных структур в клетке, а также в общей логике клеточного метаболизма, то второй путь — это возможность создать искусственную систему исследования составных частей клетки, что позволяет избавиться от привязки к взаимодействиям клеточных структур между собой. — Focus on the benefits of building life’s systems from scratch, биомолекула: Рождение виртуальной клеточной биологии.
  • Как обстоят дела с вопросом о создании синтетических клеток. Расширение «границ жизни» включает в себя в том числе и серьезный вызов, направленный на сборку биомолекул в правильном порядке, что будет гарантировать жизнеспособность вновь сконструированной структуры. И это отнюдь не область научной фантастики, а вполне реальный замысел. Например, в Нидерландах в сентябре 2017 года исследователи сформировали собственную рабочую группу, цель которой — построение клеточной, растущей и делящейся системы. А Национальный научный фонд США заявил о запуске первой финансируемой программы по синтетическим клеткам. Согласно оптимистичным прогнозам ученых, первые жизнеспособные искусственные клетки появятся примерно через десять лет. — How biologists are creating life-like cells from scratch, биомолекула: Синтетическая жизнь.
  • Какова принципиальная разница между тонкой клеточной настройкой и биоинженерией. Если в первом случае мы предполагаем минорные изменения живых структур, которые по-прежнему остаются привязанными к общей логике функционирующей системы, то во втором случае мы создаем принципиально новые живые единицы, направленные на решение определенных проблем. — Which biological systems should be engineered?, биомолекула: Искусственные органы и тканевая инженерия.
  • Какие перспективы и ограничения нового подхода клеточной технологии «снизу вверх». Два специалиста — биолог и физик — обсуждают данный вопрос с разных углов зрения. И уже на этом этапе мнения ученых, заинтересовавшихся данной темой, разделились. Некоторые исследователи считают, что любое клеточное взаимодействие может быть смоделировано в соответствии с логикой «снизу вверх». Другие же утверждают, что такая стратегия недостаточна для понимания более сложных биологических функций (например, в процессах коллективного взаимодействия клеток). — Cell parts to complex processes, from the bottom up.
  • Что такое «сверхэластичность». В детской «книжке на ночь» о приключениях Маугли в джунглях описывается в том числе и любопытный способ образования хобота слона — он имеет такую необычную удлиненную форму, потому что крокодил схватил слоненка за нос и «потянул-потянул-потянул». Еще интереснее то, что ученые способны провести параллель между этим сказочным поворотом сюжета и реальным свойством клетки — способностью к необратимому растяжению. Такой эффект наблюдается в случае, если клетки под действием внешнего напряжения подвергаются серьезной деформации. Но в то же время в ряде случаев эпителиальные клетки млекопитающих, выращенные in vitro, демонстрируют обратимые изменения формы — именно это свойство и было названо сверхэластичностью. — Cellular stretch reveals superelastic powers, Active superelasticity in three-dimensional epithelia of controlled shape.
• Хронология, методы датирования. Сколько лет назад начало зарождаться искусство? С помощью недавних находок в индонезийской пещере на острове Сулавеси удалось пересмотреть привычный взгляд на этот вопрос. На стенах пещеры были обнаружены древние наскальные рисунки, чей возраст составляет примерно 40 тысяч лет. Такая датировка оказалась возможной с помощью анализа урановых карбонатных отложений, образцы которых были взяты с изображения красно-оранжевого быка, сделанного древним человеком. Эта находка показывает, что пещерная живопись появилась в Юго-Восточной Азии еще во времена плейстоцена. — Palaeolithic cave art in Borneo.
• Молекулярка, рак. Стимулятор генов интерферона STING (Stimulator of interferon genes) оказывает определенный вклад в формирование врожденного иммунитета. Недавно удалось обнаружить агонистов STING, которые усиливают работу этого рецептора и в целом эффективно влияют на процесс лечения опухолей у мышей. Американские ученые разработали стратегию связывания агонистов с рецептором STING, которая показала сильную противоопухолевую активность с устойчивой регрессией опухолей. — Design of amidobenzimidazole STING receptor agonists with systemic activity.
• Структурка. ABCG2 — особый белок-транспортер АТФ-связывающего семейства, который экспрессируется в клетках различных тканевых барьеров и влияет на фармакокинетику многих лекарств. Несмотря на свою значительную роль в организме, структура этого транспортера оставалась малоизученной. В новой работе с помощью метода криоэлектронной микроскопии удалось представить строение ABCG2 в состоянии связывания с субстратом и с АТФ. Выяснилось, что при связывании транспортера с АТФ происходят конформационные изменения, которые приводят к разрушению полости, связывающей ABCG2 с субстратом. — Cryo-EM structures of a human ABCG2 mutant trapped in ATP-bound and substrate-bound states.

Science #362 (6415) + онлайны: тайны молочной диеты, генетическая защита и бактерии-приспособленцы

• Древние люди, ДНК. Любопытное открытие относительно образа жизни древних монголов было опубликовано в Science на этой неделе. Древние кочевники славились не только своими военными достижениями, но и успехами в выращивании животных — лошадей, овец, коров и яков, в обилии населявших степи Монголии. Разумно, что значительную часть рациона монголов составляло мясо этих животных. Однако анализ отложений, взятых из образцов зубов останков кочевников показал, что древние монголы употребляли в пищу в том числе и молочные продукты. Где же здесь загадка? Неопределенность заключается в том, что анализ ДНК древних монголов показал, что у них отсутствует ген, отвечающий за переваривание лактозы. Получается, что с одной стороны они употребляли в пищу молоко, но с другой стороны не имели ресурсов для его переваривания. Ответ на эту загадку ученым еще предстоит найти. — Early Mongolians ate dairy, but lacked the gene to digest it, биомолекула: Домашняя лаборатория молока.
• Древние люди, происхождение человека. Историю Америки, вернее, историю происхождения населения Америки, ученые буквально собирают по осколкам. Но благодаря современным методам исследований прогресс в этом вопросе развивается ускоренными темпами. Два независимых исследования опубликовали свои результаты одновременно в Cell и в Science. Ученые секвенировали 15 древних геномов человека, охватывающих обширную область — от Аляски до Патагонии. Этот анализ, затрагивающий почти 10 тысяч лет генетической истории, показал, что древние популяции людей начали распространяться по Североамериканскому континенту примерно 13 000 лет назад. — Early human dispersals within the Americas, Ancient DNA tracks migrations around Americas, биомолекула: Древняя ДНК: Привет из прошлого.
• Нейробиология. Исследователи из Франции анонсировали новую работу, подтверждающую важность активного образа жизни. Так, ученые проводили эксперимент по измерению мозговой активности у крыс, помещенных в разные условия. В первом случае крысы пассивно перемещались на модельном поезде, а в другом — активно двигались на беговой дорожке. Выяснилось, что во время пассивного движения генерация тета-последовательностей утрачивалась, в то время как активный бег поддерживал тета-ритм. После дальнейшего сна «активные» крысы были способны воспроизводить траекторию своего движения, а «пассивные» утрачивали такую способность. — Nested sequences of hippocampal assemblies during behavior support subsequent sleep replay, биомолекула: Хаос в мозге.
• Молекулярка, антибиотикорезистентность. Как именно клеткам бактерий удается «подстроиться» под действие антибиотиков? В новой работе ученые проливают свет на возможный механизм этого явления. Так, благодаря особому «перекачивающему» насосу AcrAB-TolC бактериальным клеткам удается уйти от токсичного воздействия конкретного антибиотика. Но вместе с тем такая повышенная энергетическая нагрузка, связанная с активной работой клеточного насоса, способствует снижению экспрессии белка MutS, который участвует в репарации повреждений ДНК. Получается, что устойчивость к антибиотикам, связанная с повышенной активностью насоса acrAB, может способствовать спонтанным мутациям бактериальных клеток. — Heterogeneity in efflux pump expression predisposes antibiotic-resistant cells to mutation, биомолекула: Спецпроект Антибиотики и антибиотикорезистентность.
• Генетические базы. На этой неделе на страницах Science обсуждается тема использования генетических баз данных. Значительные достижения современной науки в сфере ДНК-технологий позволили объединить обширные источники генетической информации. Так, значительная часть людей европейского происхождения, проживающая в США, может быть идентифицирована на основе анализа их ДНК (даже с учетом того, что многие из участников выборки никогда не проходили генетические тесты). Такая «массовость» информации требует аккуратного обращения и разработки специальных программ, направленных на сохранение конфиденциальности. — Identity inference of genomic data using long-range familial searches, биомолекула: В генетическом контакте.
• Иммунология, молекулярка. Как правило, иммунные реакции, вызываемые в ответ на действие вирусных или опухолевых антигенов, инициируются посредством кросс-презентации, что свойственно, в том числе, и для классических дендритных клеток, cDC1 (classical dendritic cell 1). В новой работе ученые, используя скрининг на основе CRISPR для определения регуляторов кросс-презентации, выделили один из возможных регуляторов процесса — белок WDFY4 (WD repeat- and FYVE domain—containing protein 4). Выяснилось, что WDFY4 играет решающую роль в cDC1-опосредованном противовирусном и противоопухолевом иммунитете, но в то же время не является обязательным участником для презентации сложного класса гистосовместимости типа II. — WDFY4 is required for cross-presentation in response to viral and tumor antigens.
• Наука и общество. Научное сообщество немного шокировал тот факт, что в Индонезии массовая вакцинация против кори и краснухи находится под угрозой из-за возможного запрета со стороны правительства. Выборный совет в Джакарте выпустил «фетву» — решение о запрете использования вакцин, так как при их производстве используются свиные компоненты (что запрещено в исламе). Так, показатели кампании вакцинации снизились с 95% до 68% (в сравнении с прошлым годом). — Indonesian fatwa causes immunization rates to drop, биомолекула: Спецпроект Вакцинация, Вакцины в вопросах и ответах.