Эволюция

Развитие сердца аппендикулярий проливает свет на эволюцию оболочников

Оболочники — это примитивные хордовые животные, в основном ведущие сидячий образ жизни. Как и у позвоночных, у оболочников есть сердце: группа мезодермальных клеток, из которой оно образуется, частично охватывает область глотки и регулируется теми же генами, что и у позвоночных. В новой работе авторы показали, что аппендикулярии — подвижные оболочники — потеряли огромное количество этих генов, что поспособствовало ускорению кардиогенеза и переходу к свободноживущему образу жизни. — Cardiopharyngeal deconstruction and ancestral tunicate sessility.

Эмбриология

Транскриптом гаструлирующего эмбриона

Гаструляция — процесс, в результате которого происходит обособление зародышевых листков. У человека гаструляция мало изучена, поскольку исследовать этот процесс можно лишь очень ограниченным набором методов. В работе авторы описали транскрипционный профиль каждой клетки всего гаструлирующего человеческого эмбриона. Это исследование проливает свет на центральный процесс в нашем развитии, прежде бывший недоступным, а также позволяет иначе взглянуть на результаты экспериментов, проведенных на других модельных системах. — Single-cell transcriptomic characterization of a gastrulating human embryo, «Биомолекула»: «Путешествие во времени: как судьба первых клеток эмбриона влияет на его дальнейшее развитие и риск заболеваний».

Делеции и дупликации в зародышевых линиях мышиных эмбрионов

Во время мейоза возникают многочисленные двухцепочечные разрывы в ДНК. Обычно они быстро сшиваются, но в новом исследовании авторы показали особый тип мутационного процесса, при котором делеции образуются в результате соединения концов двух близко расположенных разрывов. Эти результаты доказывают важность регуляции образования двухцепочечных разрывов в ДНК и раскрывают потенциал мейотического мутагенеза, который может повлиять на здоровье человека и эволюцию генома. — De novo deletions and duplications at recombination hotspots in mouse germlines, «Биомолекула»: «Структура ДНК».

Физиология

Ксенотрансплантаты для изучения рака

Ксенотрансплантация — перенос органов и тканей от одного вида к другому. На данный момент перспективы в виде пересадки органов от животного к человеку находятся в далеком будущем, однако ксенотрансплантацию часто применяют для исследования опухолей человека на других животных. Чтобы иметь возможность правильно интерпретировать результаты таких экспериментов, авторы разработали модель для вычисления разницы между лечебной и контрольной группами. — Assessing therapy response in patient-derived xenografts.

Интерпретация прикосновений

Механорецепторы — окончания чувствительных нервных волокон, реагирующие на механические воздействия. Реакция на прикосновение зависит от подтипов задействованных в них механорецепторов и от нейронов коры, к которым поступает этот сигнал. Авторы использовали генетические манипуляции с мышами, чтобы исследовать вклад подтипов периферических механорецепторов в корковые реакции на прикосновение. Это исследование раскрывает механизм того, как наш мозг интерпретирует различные прикосновения. — Cortical responses to touch reflect subcortical integration of LTMR signals.

Нейробиология

Регуляция чувства насыщения

Помимо всех прочих функций, мозг является центром гомеостаза массы тела. Распространенность ожирения в мире только растет, и это подчеркивает, как важно понимать регуляцию массы тела нашим мозгом. В новой работе авторы анатомически, молекулярно и функционально охарактеризовали нейронный ансамбль, который способствует возникновению чувства насыщения. Магнитно-резонансная томография выявила заметные различия в ответах мозжечка на еду у здоровых людей и людей с генетическим заболеванием, характеризующимся ненасытным аппетитом. Транскриптомный анализ на мышах выявил молекулярно и топографически отличные нейроны в передних глубоких ядрах мозжечка, которые активируются кормлением или инфузией питательных веществ в кишечнике. — Reverse-translational identification of a cerebellar satiation network.

Структурная биология

Раскрыты особенности рецепторов зуда у человека

Когда часть животных отделилась в процессе эволюции от костистых рыб, у них появилась группа рецепторов, играющих важную роль в сигналах зуда и аллергии. Рецепторы MRGPR и MRGPRX2 улавливают основные средства, стимулирующие секрецию, участвуют в передаче сигналов зуда и вызывают псевдоаллергические реакции. В исследовании авторы сообщают о структуре тримера MRGPRX2-Gi1. — Structure, function and pharmacology of human itch receptor complexes, «Биомолекула»: «Старые друзья — ключ к аутоиммунным заболеваниям».

Цитология

Специализация нервных клеток зависит от укладки хроматина

Трехмерная структура хроматина неразрывно связана с регуляцией генов и функций клеток. Недавно авторы разработали метод картирования трехмерной топологии хроматина по всему геному в определенных типах клеток мозга без разрушения тканей. Авторы обнаружили, что гены сенсорных рецепторов преимущественно находятся в гетерохроматических компартментах в клетках мозга, которые устанавливают прочные контакты между десятками мегабаз. — Cell-type specialization is encoded by specific chromatin topologies, «Биомолекула»: «Половая жизнь хроматина», «Хроматин — сенсор повреждений ДНК».

Расчет структуры ядерных пор у эукариот

Белковые взаимодействия играют решающую роль в жизнедеятельности клетки, но структуры многих эукариотических белковых комплексов на данный момент не изучены. Авторы использовали анализ коэволюции аминокислот в протеоме и моделирование структур на основе глубокого обучения для систематической идентификации и построения точных моделей основных комплексов эукариотических белков в протеоме Saccharomyces cerevisiae. Авторы обнаружили комплексы из 5 субъединиц, играющие важную роль почти во всех ключевых процессах эукариотических клеток. — Computed structures of core eukaryotic protein complexes.

Иммунология

мРНК вакцина ловит клещей с поличным

Повторные контакты с клещом Ixodes scapularis могут привести к приобретенной устойчивости к клещам, или «клещевому иммунитету». Авторы разработали мРНК-вакцину, кодирующую 19 белков слюны I. scapularis. У морских свинок, вакцинированных 19ISP, развилась эритема в месте прикрепления клещей, что является признаком иммунной реакции. В случае клещей, инфицированных возбудителем болезни Лайма, Borrelia burgdorferi, это сильно уменьшило передачу патогена. — An mRNA-based anti-tick vaccine catches ticks red-handed, mRNA vaccination induces tick resistance and prevents transmission of the Lyme disease agent, «Биомолекула»: «Клещевой энцефалит: крошечный укус — серьезные последствия», «LymeExpress — студенты в борьбе с клещевыми инфекциями».

Микробиология

Новые данные о феномене персистенции у бактерий

Персистенция — явление устойчивости к антибиотикам у бактерий, не связанное с резистентностью. Клетки-персисторы возникают в любой популяции и представляют собой фенотипически изогенную субпопуляцию бактерий. Авторы показали, что когда рост бактерий останавливается резким временным воздействием сильных ингибиторов, статистику динамики их повторного роста можно предсказать с помощью модели клеточной сети. Исследователи заметили, что один и тот же стресс, применяемый внезапно или постепенно, может привести к совершенно разной динамике восстановления персисторов. — Observation of universal ageing dynamics in antibiotic persistence, «Биомолекула»: «Персистенция бактерий — угроза, которую мы не замечаем в страхе перед ан­ти­био­ти­ко­ре­зи­стент­но­стью».

Вирусология

Удивительные особенности сборки частиц герпесвируса

Альфа-герпесвирусы инициируют инфекцию в тканях слизистой оболочки — и, в отличие от большинства вирусов, быстро распространяются на сенсорные и вегетативные нервы, где существуют в латентной форме в течение всей жизни. Рецидивы случаются спорадически и обычно не представляют угрозы. Но иногда может произойти вторжение в центральную нервную систему с тяжелыми последствиями. Авторы продемонстрировали, что вирус простого герпеса I и вирус псевдобешенства захватывают кинезин в эпителиальных клетках, а после транспортируются с ним между клетками и впоследствии используют его для проникновения в ядро нейронов. — Herpesviruses assimilate kinesin to produce motorized viral particles,«Биомолекула»: «Вирус в вашем мозге».

Стратегия дефектного вирусного генома

РНК-вирусы генерируют дефектные вирусные геномы, которые могут препятствовать репликации родительского вируса дикого типа. Чтобы изучить их терапевтический потенциал, авторы создали дефектный вирусный геном, удалив область, кодирующую капсид полиовируса. Поразительно, что внутрибрюшинное или интраназальное введение этого генома (названного авторами eTIP1) вызывает противовирусный ответ, подавляет репликацию и защищает мышей от нескольких вирусов РНК, включая энтеровирусы, грипп и SARS-CoV-2. Таким образом, eTIP1 представляет собой безопасный и эффективный противовирусный препарат широкого спектра действия, обеспечивающий краткосрочную и долгосрочную защиту от респираторных вирусных инфекций на животных моделях. — A defective viral genome strategy elicits broad protective immunity against respiratory viruses, «Биомолекула»: «Как вирусы обманывают человека?».

SARS-CoV-2, COVID-19

Инфекция свиного штамма дельта у гаитянских детей

Коронавирусы стали причиной трех крупных эпидемий с 2003 года, включая продолжающуюся пандемию COVID-19, вызванную SARS-CoV-2. В каждом случае появление коронавируса у людей было связано с зоонозными передачами от животных-резервуаров, что подчеркивает, насколько склонны такие патогены распространяться и адаптироваться к новым видам. В новом исследовании авторы идентифицировали штаммы дельта SARS-CoV-2 свиней в образцах плазмы трех гаитянских детей с острым недифференцированным лихорадочным заболеванием. Геномный и эволюционный анализы показывают, что инфекции человека были результатом по крайней мере двух независимых зоонозов разных вирусных линий. — Independent infections of porcine deltacoronavirus among Haitian children, «Биомолекула»: SARS-CoV-2.

Исследование новой мРНК вакцины

CVnCoV (CureVac) — мРНК-вакцина второго поколения с немодифицированными нуклеозидами, но с повышенной экспрессией антигена. Недавно ее эффективность оценили в ходе клинических испытаний фазы 2b/3 на людях. Авторы сообщают о непосредственном исследовании иммуногенности и защитной эффективности вакцин CVnCoV и CV2CoV у приматов. — Optimization of Non-Coding Regions for a Non-Modified mRNA COVID-19 Vaccine.

Клеточное старение и повреждение клеток при COVID-19

Несмотря на тщательное исследование последствий COVID-19, механизмы, лежащие в основе респираторного дистресса, а также их взаимодействие с отягчающими факторами риска до конца не изучены. Ученые определили патологические молекулярные особенности, лежащие в основе легочного ответа на инфекцию SARS-CoV-2 и предоставили важную информацию о сигнальных путях, которые могут поддаваться терапевтическому вмешательству. — Lung epithelial and endothelial damage, loss of tissue repair, inhibition of fibrinolysis, and cellular senescence in fatal COVID-19

Генетика

Подавление мобильных элементов в геноме

Все формы жизни защищают свой геном от вторжения чужеродной ДНК. Клетки эукариот распознают поступающую ДНК и ограничивают ее транскрипцию за счет модификаций хроматина — например, при помощи комплекса HUSH. Это вызывает подавление транскрипции ретротранспозонов и ретровирусов. В статье авторы продемонстрировали, что HUSH способен распознавать и транскрипционно подавлять широкий спектр длинных трансгенов без интронов. Эти результаты говорят о том, что в геноме находится транскрипционно зависимая система надзора за геномом. Это объясняет, как такая система обеспечивает немедленную защиту от вновь приобретенных элементов, избегая при этом подавления генов хозяина. — Genome surveillance by HUSH-mediated silencing of intronless mobile elements.

Генная терапия

Удаление некоторых генов T-клеток CAR усиливает противоопухолевую активность

Т-клеточная терапия химерного антигенного рецептора (CAR) произвела революцию в иммунотерапии рака для пациентов со злокачественными опухолями В-клеток. Однако недостатком этой терапии является истощение CAR-T клеток, возникающее по неизученным причинам. Авторы статьи показали, что истощение человеческих CAR-Т-клеток происходит из-за эпигенетической репрессии развития Т-клеток. Эти данные демонстрируют критическую роль эпигенетических механизмов в ограничении потенциала судьбы человеческих Т-клеток и предоставляют «дорожную карту» для повышения эффективности CAR-Т-клеток. — Deleting DNMT3A in CAR T cells prevents exhaustion and enhances antitumor activity, «Биомолекула»: «Генная терапия: познакомьтесь с лекарствами будущего».