Nature #563 (7731) + онлайны: формирование плаценты на уровне единичных клеток, черепные травмы неандертальцев и метилом циркулирующей ДНК

• Клеточная биология, генетика, биология развития. Чтобы иммунная система беременной женщины не атаковала плод, между ними должен сформироваться правильный интерфейс. Для этого плацента плода должна надлежащим образом прирасти к стенке матки. Новое исследование РНК единичных клеток плацент и стенок матки показало, какие группы клеток должны участвовать в прирастании плаценты, и какие молекулярные пути в них должны быть активны, чтобы всё прошло успешно. — Cell atlas reveals the landscape of early pregnancy, Single-cell reconstruction of the early maternal—fetal interface in humans.
• Структурка. Структуры из новой работы иллюстрируют семь стадий разложения белка, попавшего в протеасому. С их помощью можно увидеть, как протеасома распознает убиквитин, и как белок движется внутри протеасомы, благодаря слаженной работе протеасомных АТФаз. — Cryo-EM structures and dynamics of substrate-engaged human 26S proteasome.
• Структурка. 44% белков человека содержат протяженные фрагменты, лишенные структуры, и функции этих участков ученым как правило неизвестны. В новой работе показано, что лишенный структуры фрагмент UDP-α-d-глюкозо-6-дегидрогеназы (UGDH) помогает ему принять конформацию с высокой афинностью к аллостерическому ингибитору. Для этого нужно, чтобы беспорядочный фрагмент имел определенную длину, а его последовательность не важна. Получается, что такую адаптацию достаточно легко приобрести, и, видимо, поэтому она настолько распространена. — The entropic force generated by intrinsically disordered segments tunes protein function.
• Клеточная биология. Асимметричные деления клеток важны для растений, например, чтобы создавать устьица — в этих структурах нужны крупные замыкающие клетки. В регуляции асимметричных делений участвуют киназы GSK3, фосфорилирующие киназы MAPK и их мишень, транскрипционный фактор SPEECHLESS. Активность GSK3 при этом может как подавлять, так и, наоборот, активировать асимметричные деления клеток, поэтому до сих пор не было понятно, почему регуляция идет тем или иным путем. Недавно нашелся скэффолд-белок POLAR, способный связывать определенный набор GSK3-киназ, способствуя асимметричным делениям. Эти данные помогут разобраться с распределением специфичности GSK3-киназ. — POLAR-guided signalling complex assembly and localization drive asymmetric cell division.
• Экология. В Андах из-за глобального потепления деревья забираются выше в горы. Явление распространено повсеместно, хотя и отличается интенсивностью в разных регионах — например, из-за различий в скорости потепления или в специализированности сообществ деревьев. — Widespread but heterogeneous responses of Andean forests to climate change.
• Генетика. Хищные протисты Hemimastigophora обладают двумя рядами ресничек и специфической структурой клетки. До сих пор их геном не был секвенирован. Канадские исследователи создали первую культуру представителя этой группы протист, а также получили транскриптомы с высоким покрытием. Филогенетический анализ показал, что Hemimastigophora нет места среди выделяемых на данный момент надцарств эукариот, и возможно, им придется выделить свое. — Hemimastigophora is a novel supra-kingdom-level lineage of eukaryotes.
• Клеточная биология, рак. Делеция генов аутофагии мешает развитию опухолей. Новая работа показала, что раку помогает аутофагия именно клеток хозяина, и что подавление хозяйских генов, важных для аутофагии, замедляет рост опухолей у мышей. По-видимому, аутофагия хозяйских клеток особенно важна для опухолей как источник аргинина, поскольку, к примеру, добавление аргинина в пищу подопытным мышам частично обращало благоприятный эффект, способствуя росту опухолей. — Autophagy maintains tumour growth through circulating arginine. биомолекула: Нобелевская премия по медицине и физиологии 2016: за самоедство.
• Клеточная биология. Чтобы использовать стволовые клетки для терапии, полезно встроить в них систему для запуска самоубийства в произвольный момент времени — на случай, если что-то пойдет не так. При этом важно, чтобы система самоубийства не отключалась при делении клеток. Ученые из Канады, США и Австралии сделали такую систему, используя вирусную тимидин-киназу в качестве гена самоубийства, а также добавив регуляторную связь с одним из генов клеточного деления CDK1. — Linking a cell-division gene and a suicide gene to define and improve cell therapy safety.
• Нейробиология. Хотя и существует память, которая может образовываться без нормально функционирующего гиппокампа (например, запоминание новых объектов), для ее долгосрочности все же необходимы механизмы, задействующие гиппокамп. Так, мыши, у которых проверяли независимую от гиппокампа память, лучше справлялись с тестами спустя три недели, если у них была возможность поспать после получения новой информации. А для этого положительного эффекта сна нужно было, чтобы их гиппокамп нормально работал. — The hippocampus is crucial for forming non-hippocampal long-term memory during sleep.
• Антропология. У неандертальцев описаны частые случаи черепных травм, что влияло на реконструкции их образа жизни — например, что они склонны были охотиться на крупных жертв, используя оружие ближнего боя. Исследователи из Германии решили провести количественный анализ, используя данные о неравномерной сохранности, чтобы определить, действительно ли у неандертальцев чаще встречались черепные травмы, чем у анатомически современных людей верхнего палеолита. Оказалось, что в целом частоты черепных травм у них не отличались, но зато распределения травм в зависимости от возраста у двух видов были разными. — Similar cranial trauma prevalence among Neanderthals and Upper Palaeolithic modern humans.
• Методика. Рак можно пытаться детектировать по мутациям в циркулирующей ДНК, но чувствительность этого метода не очень высокая, особенно на ранних стадиях развития онкологического заболевания. Ученые из Канады, США и Франции предложили рассматривать не мутации циркулирующей ДНК, а ее метилом, учитывая, что при онкологических заболеваниях метилирование ДНК может сильно меняться. Исследователи показали, что этот метод помогает стабильно определять образцы пациентов с опухолями, и даже отличать некоторые типы опухолей между собой. — Sensitive tumour detection and classification using plasma cell-free DNA methylomes. биомолекула: Геном, транскриптом, метилом и... фрагментом — российские ученые на пути становления новой биомаркерной концепции.
• Генетика. Геном комаров Aedes aegypti, переносящих лихорадку Денге и вирус Зика, заслуживает большого внимания и только недавно был собран в высоком качестве. В новом качественном геноме ученые обнаружили больше генов рецепторов, помогающих комару искать людей и места для откладки яиц, а также гены, важные для устойчивости к инсектицидам. — Improved reference genome of Aedes aegypti informs arbovirus vector control. биомолекула: Вирус Зика — глобальная угроза?

Science #362 (6416) + онлайны: новый способ подавить воспаление, миниатюрный эффектор Cas-систем и приключения человеческих нейронов в мозге мышей

• Биохимия, клеточная биология, микробиология. В спецвыпуске Science собрано несколько статей о здоровом питании. Из них вы сможете узнать, какова позиция современных исследователей по поводу правильной доли жиров в диете, как время приема пищи влияет на ее пользу и как можно влиять на состав микробиома с помощью изменений диеты. — Optimizing the diet, Dietary fat: From foe to friend?, A time to fast, The gut microbiota at the intersection of diet and human health, Swifter, higher, stronger: What’s on the menu?
• Молекулярка. Макрофаги и нейтрофилы выделяют в месте воспаления активные формы азота и кислорода, помогающие убивать патогены. Однако те же молекулы способны повредить собственные клетки организма или спровоцировать мутагенез, поэтому воспалительный процесс полезно уметь быстро прекратить. В новой статье описывается один из способов подавить воспаление — неожиданным образом оказалось, что в этом может помочь ингибирование одного из ферментов репарации ДНК. — A target to suppress inflammation, Small-molecule inhibitor of OGG1 suppresses proinflammatory gene expression and inflammation.
• Нейробиология. Для изучения функции органа нужно не только знать, чем занимаются его отдельные клетки, но и как эти клетки расположены в пространстве. В новой работе по этому принципу исследовали преоптическую область гипоталамуса мышей — ученые секвенировали РНК единичных клеток и проводили флуоресцентную гибридизацию in situ, чтобы понять, где располагаются клетки разных типов. Еще активности разных групп клеток удалось связать с некоторыми типами поведения животного. — Cell types behaving in their natural habitat, Molecular, spatial, and functional single-cell profiling of the hypothalamic preoptic region.
• Нейробиология. Ученые из Англии, Швейцарии и Португалии необычным образом исследовали формирование сетей нейронами человека. Для этого они получали из клеток доноров индуцированные плюрипотентные клетки, а из тех — клетки-предшественники нейронов. Предшественники нейронов подсаживали в мозг взрослых мышей и наблюдали, как эти клетки растут и образуют связи. Оказалось, что нейроны, произошедшие из клеток доноров с синдромом Дауна, образуют более стабильные синапсы, чем клетки, полученные от здоровых доноров, и что им свойственна ослабленная осцилляторная активность. — In vivo modeling of human neuron dynamics and Down syndrome.
• Молекулярка. Метаболизм одноуглеродных фрагментов необходим для синтеза пуринов, аминокислот и липидов. Часть процессов этого пути проходит в цитоплазме, а часть — в митохондриях, но начинается все с того, что в митохондрии должен попасть серин. До сих пор было неизвестно, как серин попадает в митохондрии. Новая статья рассказывает о генетическом скрининге, который провели американские исследователи, чтобы восполнить этот пробел. Ученым удалось установить, что транспортом серина в митохондрии занимается мембранный белок SFXN1. — SFXN1 is a mitochondrial serine transporter required for one-carbon metabolism.
• Биоинженерия. Бактерий и дрожжей можно использовать для наработки сахаров в промышленных масштабах. А чтобы микробы тратили меньше сахаров на поддержание уровня восстановленных кофакторов, таких, как NADPH, американские исследователи предлагают поставлять им электроны со специальных наночастиц, активируемых светом. — Light-driven fine chemical production in yeast biohybrids.
• Методика. У авторов новой работы получилось извлечь белковые мембранные комплексы для масс-спектрометрии прямо из нативных мембран. С помощью этого метода ученые исследовали белковые комплексы из внешней и внутренней мембран E. coli, а также из внутренней мембраны митохондрий быка. Стехиометрия некоторых комплексов, полученных из нативных мембран, отличалась от опубликованных ранее результатов. — Protein assemblies ejected directly from native membranes yield complexes for mass spectrometry.
• Молекулярка. Обнаружен новый тип эффекторного белка Cas-систем, отличающийся миниатюрным размером и пониженными требованиями к последовательности мишени — рядом с последовательностью, комплементарной его гидовой РНК, не требуется PAM-мотива. Еще новый белок режет одноцепочечную ДНК неспецифично — то есть, ему достаточно активироваться, а дальше он порежет всю одноцепочечную ДНК, до которой сможет дотянуться, независимо от ее последовательности. Это свойство может пригодиться для некоторых молекулярно-биологических приложений. — Programmed DNA destruction by miniature CRISPR-Cas14 enzymes.
• Молекулярка. Сразу две работы показали, что белок LZTR1 важен для убиквитинилирования сигнальной киназы RAS и активности пути MAPK. Из-за этого активность LZTR1 влияет на дифференцировку и пролиферацию клеток. — Mutations in LZTR1 drive human disease by dysregulating RAS ubiquitination, LZTR1 is a regulator of RAS ubiquitination and signaling.
• Структурка. Транскрипционный фактор TFIID — один из белков, помогающих транскрипционной машинерии собраться в нужном месте ДНК. Структурки TFIID показывают, как меняется его конформация в процессе поиска белком TBP последовательности TATA-box и места начала транскрипции. — Structure of human TFIID and mechanism of TBP loading onto promoter DNA.