Nature #574 (7780) + онлайны: микробные войны в кишечнике, древнейшие современные люди из Южной Африки и снижение разнообразия насекомых

• Экология. Появляется все больше тревожных данных о том, что снижаются и разнообразие видов, и биомасса насекомых. Насекомые крайне важны для состояния биосферы, поскольку занимаются опылением растений, уничтожением останков мертвых организмов и других отходов, а также служат важными звеньями многих пищевых цепочек. Поэтому важно как можно быстрее понять, с чем связано снижение разнообразия видов этих животных, и можем ли мы как-то его предотвратить. Новое исследование интересно тем, что авторы 9 лет наблюдали за 2700 видами насекомых и других членистоногих в местностях с разной интенсивностью использования земель в хозяйстве. Исследование показало, что, действительно, и разнообразие видов, и биомасса членистоногих падает, но в лугах и лесах эти процессы идут по-разному. В лугах потери шли примерно одинаково на разных трофических уровнях, и происходили в основном среди редких видов. В лесах, наоборот, вымирание насекомых зависело от уровня пищевой цепочки и затрагивало как редкие, так и широко распространенные виды. Интересно, что вымирание насекомых не зависело от локальной интенсивности использования земель, но вот принадлежность участка к ландшафту, в котором много сельскохозяйственных земель, имела значение. — Robust evidence of declines in insect abundance and biodiversity, Arthropod decline in grasslands and forests is associated with landscape-level drivers. биомолекула: Это страшное слово «дефаунизация».
• Генетика. Ученые получили новый пул генетических данных для популяций южной Африки — представителей древнейшей ветви филогении человечества. Они относятся к митохондриальной ветви L0, которая, по данным исследования, появилась в палео-болотах Южной Африки 200 тысяч лет назад. Спустя примерно 70 тысяч лет, скорее всего, из-за осушения этого региона, люди начали мигрировать — сначала на северо-восток, потом на северо-запад. Западная популяция начала расти, возможно, из-за более удачных климатических условий или благодаря тому, что люди стали активно питаться дарами моря. Так распространилась митохондриальная линия L0d1’2. На исходной территории люди тоже продолжили жить, и там образовалась линия L0k. — Human origins in a southern African palaeo-wetland and first migrations. биомолекула: Кто все эти люди?!
• Рак, иммунология. Риск развития плоскоклеточного рака кожи связан с инфекцией вируса папилломы человека, а также резко возрастает при иммунодефиците. Новое исследование показало структуру причинно-следственных связей между этими факторами — как оказалось, критичен здесь не онкогенный эффект вируса, а факт снижения активности иммунной системы. Так, мыши с нормальным иммунитетом, зараженные вирусом папилломы, были защищены от развития рака кожи, который пытались стимулировать специальными соединениями или ультрафиолетом. Эта защита была обусловлена CD8⁺ T-клетками. Активность этих клеток можно было стимулировать с помощью пептидов вируса папилломы. Иммунная реакция на вирус папилломы, таким образом, оказалась полезной для защиты от рака кожи. — Immunity to commensal papillomaviruses protects against skin cancer.
• Микробиология. Состав микрофлоры кишечника, как правило, не удается объяснить только лишь диетой и иммунным статусом хозяина. Набор микробов в составе этого сообщества определяется и взаимоотношениями между ними. Например, у бактерий отряда Bacteroidales известны специальные секреционные системы T6SS, предназначенные для доставки токсинов соседям. А где есть токсины — должен появиться иммунитет. И действительно, в новом исследовании описаны кластеры генов, защищающих носителя от T6SS, и располагающихся внутри мобильных элементов. Передачи такого элемента в эксперименте было достаточно, чтобы обеспечить устойчивость бактерии к токсинам Bacteroidales. — Human gut bacteria contain acquired interbacterial defence systems. биомолекула: Зоопарк в моем животе, Микробы из глубинки. Стоит ли нам трансплантировать себе фекалии дикарей, чтобы вернуть былое здоровье.
• Биоинженерия. Существует целый ряд болезней, связанных с накоплением мутантных белков. Вероятно, развитие некоторых из них можно предотвратить или хотя бы замедлить, сразу направляя дефектные формы белков на уничтожение. Ученые из Китая, Англии и США разработали такой метод для борьбы с болезнью Хантингтона, при которой в нейронах накапливается мутантная форма белка HTT — mHTT. Они подобрали несколько молекул, которые взаимодействуют с автофагосомным белком LC3 и мутантным HTT, но не с обычным вариантом последнего. Благодаря этому мутантный HTT удавалось доставить в аутофагосомы. Метод хорошо показал себя на мушиных и мышиных моделях болезни Хантингтона. — Allele-selective lowering of mutant HTT protein by HTT—LC3 linker compounds.
• Структурка. Сигнальный путь анемии Фанкони важен для репарации сшивок ДНК. Нарушения работы этого пути приводят к развитию разных заболеваний, в том числе рака или упомянутой анемии. Один из ключевых шагов сигнального пути анемии Фанкони — убиквитинилирование гетеродимера FANCD2—FANCI E3-лигазой FA. Структура этой лигазы, представляющей собой большой мультибелковый комплекс, описана в новой работе. — Structure of the Fanconi anaemia monoubiquitin ligase complex.
• Рак. За мембранным потенциалом опухолевых митохондрий удалось понаблюдать in vivo. Работа была сделана на мышиных моделях рака легкого, визуализацию проводили с помощью позитронно-эмиссионной томографии. — In vivo imaging of mitochondrial membrane potential in non-small-cell lung cancer.
• Рак. Ген ГТФазы KRAS — самый часто мутирующий онкоген, и сама мутантная киназа, как показали многие исследования, координирует многие важные для опухоли сигнальные процессы. Определенный мутант KRAS — KRAS(G12C) обладает остатком цистеина, к которому можно пытаться ковалентно присоединить разные модификаторы, чтобы обезвредить этот дефектный белок. Ученым из Америки и Австралии удалось создать настолько эффективный ингибитор KRAS(G12C) , что он к настоящему моменту дошел до стадии клинических исследований. В доклинических исследованиях препарат уменьшал опухоли с этим вариантом мутантного KRAS, а также повышал эффективность других методов терапии. — The clinical KRAS(G12C) inhibitor AMG 510 drives anti-tumour immunity.
• Нейробиология. Нейробиологии из Америки и Китая расширили базу знаний о структуре мозга мышей, подробно описав слои и классы проекций для кортико-кортикальных, кортико-таламических и таламо-кортикальных проекций. Ученые также построили модель, позволяющую предсказывать тип связи (прямой или с обратной связью) между разными участками коры и таламуса. — Hierarchical organization of cortical and thalamic connectivity.
• Молекулярка. В процессе переключения класса антител в B-лимфоцитах константный регион локуса тяжелой цепи C? заменяется одним из шести локусов C_Hs, удаленных от него на 100-200 килобаз. Как оказалось, этот процесс идет благодаря экструзи хроматиновых петель, сближающей правильный донорный участок с акцепторным. — Fundamental roles of chromatin loop extrusion in antibody class switching.

Science #366 (6465) + онлайны: бактерии-защитники растений, самоорганизация цитоплазмы и сонные волны спинномозговой жидкости

• Экология. Исследования токсичности пестицидов обычно проводят на отдельных модельных организмах, которых подвергают краткосрочному воздействию яда. А чтобы предсказать непрямые и долгосрочные эффекты, полученные данные пытаются как-то масштабировать математическими методами. Настоящих исследований долгосрочных и непрямых эффектов применения пестицидов не так много, и одно из них вышло в свежем номере Science. В этой работе авторы рассмотрели экологию японского озера Шиндзи, в окрестностях которого в 90-х годах начали применять неоникотиноиды. В результате в озере изменилась структура пищевых цепочек — стало значительно меньше зоопланктона, а также в 10 раз снизился улов двух видов рыб, которых в этом озере вылавливают для продажи. — Pesticide impacts through aquatic food webs, Neonicotinoids disrupt aquatic food webs and decrease fishery yields.
• Микробиология, физиология растений. Заражение корней растений грибком Rhizoctonia solani увеличивает там количество бактерий Chitinophaga и Flavobacterium. Как оказалось, эти бактерии выделяют ферменты, разрушающие клеточные стенки грибка, а также некоторые вторичные метаболиты, помогающие бороться с инфекцией. Ученым удалось выявить кластер бактериальных генов, необходимый для защиты от грибка, а также создать бактериальный консорциум, который можно добавлять в почву, чтобы защищать растения от грибковых болезней. — A layered defense against plant pathogens, Pathogen-induced activation of disease-suppressive functions in the endophytic root microbiome.
• Клеточная биология. Ученые из Стэнфорда представили неожиданные данные о пространственной самоорганизации цитоплазмы клетки. Как оказалось, если гомогенизировать цитоплазму крупных яйцеклеток лягушки Xenopus laevis, такая цитоплазма самопроизвольно совершит несколько раундов деления, и заново создаст структуры, похожие на клетки по размеру. Механизм такого деления не похож на нормальные деления митозом или мейозом, в нем участвует цитоплазматический динеин и определенная киназа, запускающая клеточный цикл, но не участвуют никакие компоненты ядра. Эти данные могут пригодиться биоинженерам, работающим над созданием искусственных клеток — пока там все не так просто даже с созданием компартментов, похожих на клетку по размеру и составу. — Toward synthetic cells, Spontaneous emergence of cell-like organization in Xenopus egg extracts.
• Генетика, эволюция. Исследователи эволюции бабочек Heliconius разработали модель, позволяющую определить генетические варианты, полученные в результате межвидового скрещивания. Как оказалось, таких локусов было меньше в богатых генами и мало рекомбинирующих участках генома. Ученые нашли как минимум один вариант, повлиявший на распространение Heliconius и привнесенный межвидовыми скрещиваниями — инверсию, повлиявшую на работу генетического переключателя паттернов окраски. — Mapping footprints of past genetic exchange, Genomic architecture and introgression shape a butterfly radiation.
• Нейробиология. Во время медленного сна уменьшается мозговой кровоток, и объем крови в мозге снижается на 10%. Как оказалось, это создает возможность притока спинномозговой жидкости в третий и четвертый желудочки мозга. Вероятно, именно благодаря этим перемещениям жидкостей мозг во сне так эффективно очищается от отходов. — Deep sleep drives brain fluid oscillations, Coupled electrophysiological, hemodynamic, and cerebrospinal fluid oscillations in human sleep.
• Молекулярка, структурка. Некоторые биосинтететические процессы требуют образования радикалов, с которыми должны работать специальные ферменты. Как оказалось, по одному из таких процессов патогенных бактерий Mycobacterium tuberculosis — метаболизму пропионата — умеет бить наша иммунная система с помощью метаболита итаконата. Итаконат известен как вещество с противовоспалительными и бактерицидными эффектами. Итаконат-CoA образует стабильный бирадикал с бактериальным ферментом метаболизма пропионата метил-малонил-CoA мутазой (MCM). Образование такого стабильного комплекса разрушает каталитический цикл, который бактерия оказывается неспособна восстановить. Структурки ингибированного MCM представлены в новой работе. — The immune system mimics a pathogen, Itaconyl-CoA forms a stable biradical in methylmalonyl-CoA mutase and derails its activity and repair.
• Микробиология, нейробиология. Обзор в новом выпуске Science посвящен влиянию микрофлоры на социальные взаимодействия животных, включая человека. В обзоре рассмотрены такие механизмы влияния микробов на социальную жизнь хозяев, как содействие микробов развитию нервной системы, их участие в разных формах коммуникации животных, а также вклад в программирование социального поведения. — Microbiota and the social brain.
• Клеточная биология. Еще один обзор в свежем выпуске Science посвящен клональному гемопоэзу и возможностям ученых предсказать развитие некоторых болезней по распространению клонов с определенными мутациями. — Clonal hematopoiesis in human aging and disease.
• Иммунология. Инфекция кори ухудшает работу иммунной системы и повышает риск развития других заболеваний. Новое исследование показало, почему корь так влияет на иммунитет. Как оказалось, инфекция кори снижает количество антител, вырабатывавшихся в организме до заражения. При этом вакцинация от кори такого эффекта не вызывает. — Measles virus infection diminishes preexisting antibodies that offer protection from other pathogens.
• Структурка. Опубликована структурка вируса африканской чумы свиней — вируса, вызывающего у животных заразную болезнь с высокой смертностью, против которой на данный момент нет лечения. Структурка показала эпитопы основного белка капсида вируса, которые отличают его от других крупных ядерно-цитоплазматических ДНК-содержащих вирусов. — Architecture of African swine fever virus and implications for viral assembly.
• Структурка. Опухолевый супрессор фолликулин (FLCN) участвует в активации mTORC1 в ответ на повышение концентраций питательных веществ. А если mTORC1 инактивируется при голодании, FLCN перемещается в лизосомы, где его функции до сих пор не были известны. Структурка комплекса FLCN с белками, с которыми он взаимодействует в лизосоме, призвана прояснить этот вопрос. Как оказалось, FLCN в лизосомах теряет способность стимулировать ГТФазную активность RagC из-за перемещения каталитически активного остатка аргинина. — Structural mechanism of a Rag GTPase activation checkpoint by the lysosomal folliculin complex.
• Клеточная биология. Новое исследование выявило важную роль лимфатических капилляров в формировании ниши стволовых клеток. На примере стволовых клеток волосяных фолликулов авторы показали существование двух режимов взаимодействия стволовых клеток и лимфатических капилляров их ниши. Режим взаимодействия определял активность дренажа лимфатических сосудов и зависел от секретома стволовых клеток. Если эти взаимодействия между стволовыми клетками и лимфатическими капиллярами нарушали, стволовые клетки начинали делиться преждевременно. — Stem cell—driven lymphatic remodeling coordinates tissue regeneration.
• Биология развития. Ученые из Китая и США разработали систему in vitro культивирования эмбрионов макак-крабоедов, которая работала до 20 дней. Секвенирование РНК единичных клеток позволило увидеть у таких эмбрионов примитивную энтодерму, трофэктодерму и другие важные для развития зародыша линии клеток. — Dissecting primate early post-implantation development using long-term in vitro embryo culture, In vitro culture of cynomolgus monkey embryos beyond early gastrulation. биомолекула: Секвенирование единичных клеток (версия — Metazoa).
• Структурка. RSC — дрожжевой комплекс ремоделирования хроматина, участвующий в регуляции транскрипции. Он интересен исследователям, потому что мутации его гомологов и ортолога у млекопитающих часто вовлечены в развитие рака. В новой работе представлены структурки дрожжевого RSC, связанного с нуклеосомой. — Structure of the RSC complex bound to the nucleosome.