Подписаться
Оглавление

SciNat за ноябрь 2018 #4: привередливые дрозофилы, прогрессивный черепахоносорог и эмоциональные клетки

  • 172
  • 0,4
  • 0
  • 0
Добавить в избранное
Дайджест

Полет в будущее. На обложке нового номера Nature — прототип самолетов будущего. Этот смешной летательный аппарат, зависший в воздухе, работает на уникальном бесшумном двигателе, в котором нет движущихся частей. Генерация тяги осуществляется за счет ионизации молекул воздуха вокруг самолета, которые сталкиваются с нейтральными частицами. Пилотная модель весит всего два с половиной килограмма, но при этом ее технические характеристики впечатляют: размах крыльев достигает пяти метров, а преобразователь мощности производит около 500 Вт. Между прочим, соотношения тяги и мощности этой «птицы будущего» сравнимы с аналогичными показателями реактивного двигателя. — Flight of an aeroplane with solid-state propulsion.

Очередная неделя подходит к концу, и мы подводим итоги ноября вместе с новыми порциями научных статей. В Nature опубликованы несколько работ, затрагивающих масштабные темы — от изучения атмосферы под толщей льда до среза исторических периодов (в буквальном смысле слова). А в Science одна из топовых статей посвящена загадке чудо-юдо-зверя, который вроде бы носорог, но в то же время и черепаха, и при этом жил он много-много лет назад. Впрочем, это далеко не всё — также мы познакомимся с мировосприятием дрозофил, сложностями сборки тела в зачаточном периоде, способе лечения рака с помощью сахара и многом другом.

Nature #563 (7732) + онлайны: спасаемся от углекислого газа, раскрываем коварные планы исчезнувшего льда и сохраняем историю в целости и сухости

  • Биология моря. Исследование, посвященное недооцененной роли ледников, опубликовано в Nature. Проблема повышения уровня Мирового океана — одна из глобальных проблем современности, и исследователи пытаются учесть все возможные факторы, способные повлиять на уровень моря. Однако за бортом этого вопроса до недавнего времени оставались так называемые «отсутствующие» ледники. Это небольшие ледники, которые по разным причинам не были представлены при кадастровых расчетах — и напрасно, так как их вклад в общий уровень моря составил приблизительно 16–48 мм. Более того, ученые обращаются к проблеме исчезнувших ледников — тех, которые успели растаять к настоящему времени. Вклад этих исчезнувших ледовых образований оказал значительное влияние на океанский профиль: так, из-за таяния льда с 1901 по 2015 год уровень моря повысился примерно на 4,5 мм. — Twentieth-century contribution to sea-level rise from uncharted glaciers.
  • Молекулярка, вирусология. Хантавирусный легочный синдром — тяжело протекающее заболевание с риском летального исхода около 40%. Болезнь вызывается хантавирусами, которые переносятся грызунами. В настоящий момент не существует специфического противовирусного препарата для лечения этого заболевания. Однако недавно удалось обнаружить специфический ген протокадгерина PCDH1 (protocadherin-1), который является своеобразным «входным портом» для инфекции. Эксперименты с участием двух разных хантавирусов показали, что инфекционные агенты распознают внешний домен PCDH-1, а затем проникают в клетку. Таргетная терапия, направленная на блокирование PCDH-1, может стать новой стратегией лечения заболеваний, связанных с хантавирусами. — Protocadherin-1 is essential for cell entry by New World hantaviruses.
  • Нейробиология, молекулярка. Американские ученые предлагают взглянуть на проблему болезни Альцгеймера со стороны «молекулярной кухни». Так, при этом заболевании происходит накопление тысяч вариантов так называемых «геномных кДНК» (genomic cDNAs, gencDNAs). В них отсутствуют интроны; сами же эти варианты варьируют от полноразмерных кДНК-копий, так и до меньших модифицированных форм с делециями, инсерциями и одиночными нуклеотидными вариантами. Любопытно, что gencDNA, отличные от вариантов дикого типа, идентифицируются только в нейронах и отсутствуют в остальных соматических клетках. В целом же нейроны, полученные от пациентов с болезнью Альцгеймера, демонстрируют высокое разнообразие генов (в том числе одиннадцать мутаций), которые отсутствуют в нейронах здоровых людей. — Somatic APP gene recombination in Alzheimer’s disease and normal neurons, биомолекула: Болезнь Альцгеймера: ген, от которого я без ума, На руинах памяти: настоящее и будущее болезни Альцгеймера.
  • Биохимия. А вот статья о необычных взаимоотношениях дрозофил с углекислым газом. К этому исследованию ученых подтолкнул парадокс: почему Drosophila melanogaster питаются на дрожжевых субстратах, которые производят этанол и СО2, и в то же время избегают диоксид углерода. Оказывается, дрозофил можно привлечь углекислым газом только в периоды активного состояния — одним из них и является процесс потребления пищи. В остальные же малоактивные периоды дрозофилы всячески избегают повышенных концентраций СО2. Это может быть своеобразной защитной адаптацией от паразитов, которых зачастую можно обнаружить вблизи источников СО2. — Distinct activity-gated pathways mediate attraction and aversion to CO2 in Drosophila, биомолекула: Бессонные ночи дрозофилы.
  • Молекулярка, физиология. Слух обеспечивается работой особых сенсорных клеток, к которым относятся волосковые клетки — внутренние (inner hair cells, IHCs) и внешние (outer hair cells, OHCs). Раньше считалось, что оба типа волосковых клеток возникают от общего предшественника; однако расшифровка транскрипционных факторов, контролирующих судьбу IHCs и OHCs, показала, что это не совсем так. Так, важным фактором транскрипции является ген Ikzf2, который в первую очередь необходим для функционального созревания OHCs; в его отсутствие или при мутациях этого гена мыши, традиционно используемые в качестве модели, теряли слух на ранних стадиях развития. В то же время, для внутренних сенсорных клеток IHCs ген Ikzf2 уменьшает экспрессию их канонических генов, смещая свое действие в сторону индуцирования экспрессии OHCs-специфических генов. — Helios is a key transcriptional regulator of outer hair cell maturation, биомолекула: Врождённый слуховой аппарат на флек­со­элек­три­че­стве, Поймать звук: от молекул до импланта, слышащего свет.
  • Биохимия. Новая работа, посвященная тонкостям регуляции гомеостаза фагоцитов. Ученые проанализировали транскрипционную программу фагоцитов, которые участвуют в процессах апоптоза, и обнаружили целых 33 представителя особого семейства мембранных транспортных белков, экспрессия которых наблюдается при эффероцитозе (процессе поглощения мертвых клеток макрофагами). Такие белки инициируют поглощение глюкозы и подавляют программу окислительного фосфорилирования фагоцитов. — Efferocytosis induces a novel SLC program to promote glucose uptake and lactate release.
  • Климатология. Участники антарктической экспедиции ищут ответы на атмосферные вопросы глубоко во льдах. Команда американских и австралийских исследователей пытается определить способность атмосферных слоев к самоочищению путем бурения полярных покровов. Химический анализ спилов льда может помочь изучить процесс нейтрализации озоноразрушающих веществ и мощных парниковых газов. Ученые надеются зафиксировать первые исторические свидетельства повышения концентрации гидроксильного радикала — основного «моющего вещества» атмосферы. Эта высокоактивная молекула способна разрушать около 40 потенциально опасных газов воздуха. — Antarctic scientists begin hunt for sky’s ‘detergent’.
  • Археология. Кажется, что вопросам о хронологии эволюции никогда не будет конца. Однако в новой работе ученых из Кейптауна и Мельбурна удалось предложить новый способ датирования древних исторических периодов. Так, с помощью урано-свинцового метода радиоизотопного датирования горизонтальных слоев карбоната кальция, образцы которого были взяты из южноафриканских пещер, удалось определить исторические климатические циклы. Оценка плотности камней позволила выделить в том числе «мокрые» и «сухие» фазы, а также переходные периоды эволюции. Так, в преимущественно «мокрые» периоды наблюдались повышенные уровни осадков и формирование мощного растительного покрова, в то время как более «сухие» фазы с пониженным уровнем влаги в атмосфере способствовали сбережению останков предков человека в пещерах. — U—Pb-dated flowstones restrict South African early hominin record to dry climate phases.
  • Биохимия, рак. Известно, что опухоли в процессе своего роста подвержены сдвигам клеточного метаболизма. Этим решили воспользоваться исследователи и проверить степень зависимости новообразований от изменений биохимического баланса раковых клеток. Выяснилось, что одна из форм сахара — манноза — способствует замедлению роста некоторых типов опухолей, не оказывая при этом влияния на вес и здоровье испытуемых животных. Это связано с тем, что накопление маннозофосфата в клетках ухудшает процессы гликолиза, цикла Кребса и пентозофосфатного пути. Комбинированное действие маннозы и химиотерапевтических препаратов в целом влияет на антиапоптотические процессы, приводя к гибели онкоклеток. — Mannose impairs tumour growth and enhances chemotherapy, биомолекула: Болезни и изменения клеточного метаболизма.
DsogvN2XQAAlooD.jpg

На обложке нового номера Science — экстремальный палеонтолог, который с помощью особой пилы извлекает образцы каменных пород с окаменелостями. Больше века назад, в 1909 году, в районе современного национального парка Кутеней (Канада) удалось обнаружить следы мягких тканей доисторических животных. Современные ученые предлагают использовать такой метод исследования для установления путей происхождения современных животных. — Cracking the Cambrian.

Science #362 (6417) + онлайны: сдвиг по позвоночной оси, мозг-эгоцентрист и общительные клетки

  • Палеонтология. Вообразите себе существо, полученное в результате скрещивания носорога с гигантской черепахой. А теперь представьте себе, что это не вымысел. Странное животное с телом носорога, головой черепахи и весом слона — это не сказка или миф, а Lisowicia bojani — дальний предок млекопитающих. Ранее палеонтологи считали, что в позднетриасовый период — примерно 240–201 млн лет назад — на планете доминировали динозавры, оттеснив остальных представителей животного мира в тень. Однако «черепахоносорог» опровергает эту идею, выводя млекопитающих на историческую арену. — Giant mammal cousin rivaled early dinosaurs.
  • Эмбриология. Все внутренние системы организма в ходе эмбрионального развития претерпевают ряд изменений. Но до недавнего времени было непонятно, находится ли формирование оси тела под материнским контролем. Китайским ученым удалось идентифицировать такой фактор, который был назван Huluwa. Потеря трансмембранного белка Huluwa у рыбок данио-рерио приводила к появлению зародышей с деформированной осью тела, а головные и спинномозговые образования у них вообще отсутствовали. — Maternal Huluwa dictates the embryonic body axis through β-catenin in vertebrates.
  • Регенерация, молекулярка. В ходе восстановительных процессов, контролируемых миофибробластами, образуются молекулы внеклеточного матрикса (extracellular matrix molecules, ECM), которые придают тканям прочность. Ученые проанализировали отдельные семейства миофибробластов для диагностики возможных нарушений механизмов репарации. Выяснилось, что благодаря экспрессии макрофагов за счет инсулиноподобного и тромбоцитарного фактора роста запускаются процессы пролиферации адипоцитов, но не новых миофибробластов. Причем в процессе старения экспрессия генов, ответственных за такие восстановительные процессы, меняется: в частности, подмножества адипоцитов и миофибробластов уменьшаются. — Myofibroblast proliferation and heterogeneity are supported by macrophages during skin repair, биомолекула: Тканевая инженерия: мы живем в матрице.
  • Мутации, рак. С возрастом клетки организма накапливают соматические мутации, и в целом это естественный процесс. Например, клетки кожи постоянно атакуются мощным мутагеном — ультрафиолетом, что неизбежно провоцирует мутации в здоровых клетках. Но даже в тканях внутренних органов, например, в пищеводе, процент возникновения соматических мутаций достаточно высок. Сравнение результатов секвенирования генов нормального эпителия пищевода, образцы которого были взяты у доноров разных возрастов, показал, что более половины клеток эпителия пищевода мутировали, причем среди мутантных генов четырнадцать были связаны с раком. Любопытно, что мутации, связанные с раком, чаще встречаются в потенциально здоровых клетках пищевода. — Somatic mutant clones colonize the human esophagus with age, биомолекула: Соревнуясь с раком.
  • Нейробиология. Гиппокамп — своеобразный эмоциональный и запоминающий «движок» мозга, который в том числе участвует в накоплении эпизодической памяти. В новой работе исследовали два основных «входа» в гиппокамп — это боковая энторинальная (lateral entorhinal cortex, LEC) и медиальная энторинальная кора (medial entorhinal cortex, MEC). Выяснилось, что две этих формации работают несколько по-разному. Так, при регистрации активности одиночных нейронов латеральной коры был продемонстрирован эгоцентрический механизм запоминания, когда событие переживается с позиции испытуемого субъекта. А вот медиальная кора не демонстрирует сходную тенденцию. — Egocentric coding of external items in the lateral entorhinal cortex, биомолекула: Технологии изучения клеточных механизмов памяти.
  • Биофизика, структурка. На первый взгляд кажется, что большинство живых организмов симметрично, но это не совсем так. Например, многие внутренние органы демонстрируют асимметричность на молекулярном, клеточном и тканевом уровне. В новом исследовании ученые сконцентрировались на двух молекулярных факторах — миозине 1D (myosin 1D, Myo1D) и миозине 1С (myosin 1С, Myo1С). Оказалось, что этих факторов достаточно для генерации de novo направленного скручивания в противоположных направлениях как отдельных клеток, так и отдельных органов. Более того, Myo1D управляет скольжением нитей F-актина, что вносит свой вклад в формирование асимметричности внутренних структур организма. — Molecular to organismal chirality is induced by the conserved myosin 1D.
  • Биотехнологии. Невероятно, но клетки способны проявлять эмоции — пусть даже в отличном от психологии понятии. Так, ученым удалось создать искусственные клетки, мембрана которых представляет собой пористый полимеризованный акрилат, а ядро состоит из геля с заключенной в нем ДНК. Когда в такую наполовину синтетическую клетку добавляют рибосомы и некоторые другие биохимические факторы, искусственные клетки начинают флуоресцировать и посылать белковые сигналы своим соседям. Причем такое коллективное общение меняется в зависимости от плотности популяции синтезированных клеток. — Artificial cells gain communication skills, биомолекула: Синтетическая жизнь.

Комментарии