Дайджест вышел при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках инициативы «Десятилетие науки и технологий».

---

Министерство образования России активно содействует популяризации науки, поддерживает молодых исследователей и формирует передовую инфраструктуру для отечественных институтов и университетов.

---

«Десятилетие науки и технологий» — это масштабная государственная инициатива в России, проводимая с 2022 по 2031 год. Проект включает в себя комплекс инициатив, проектов и мероприятий. Все они направлены на усиление роли науки и технологий в решении важнейших задач развития общества и страны.

Микробиология

Бактериальный токсин вызывает некроз кишечника и повреждает мозг недоношенных детей

Ученые обнаружили, что некоторые бактерии Clostridium perfringens, присутствующие в кишечнике детей с тяжелым некротическим энтероколитом (НЭК), вырабатывают токсин, способный повреждать не только кишечник, но и головной мозг. В экспериментах на мышах токсин вызывал гибель кишечных тканей и острое повреждение головного мозга. Исследователи выяснили, что он действует на иммунные клетки — макрофаги, связываясь с белком CD9 и запуская воспалительную реакцию, которая нарушает целостность гематоэнцефалического барьера. В результате воспаление распространяется за пределы кишечника и приводит к повреждению других органов. Ученые также показали, что нейтрализующие антитела против токсина защищают животных от прогрессирования заболевания. Открытие указывает на конкретный механизм развития части случаев НЭК и предлагает потенциальную мишень для будущей терапии. — Clostridium perfringens Delta toxin targets CD9 to drive NEC and brain injury, «Биомолекула»: «Яд, который обезболивает: как ботулотоксин оказался забытым героем в борьбе с мигренью».

Нейробиология

Мозг избавляется от нейронов с генетическими ошибками еще до рождения

Исследователи выяснили, что значительная часть нейронов коры головного мозга человека на ранних этапах развития имеет серьезные генетические нарушения, но большинство таких клеток исчезает незадолго до рождения. Ученые секвенировали геном 2357 отдельных нейронов, полученных из посмертных образцов мозга людей на разных этапах жизни. В среднем, около 26% нейронов до рождения имели многочисленные изменения числа копий участков ДНК, затрагивающие несколько хромосом. После рождения доля таких клеток снижалась примерно в 4,5 раза. Анализ также показал, что в сохранившихся нейронах реже встречаются изменения, затрагивающие гены, чувствительные к дозировке и связанные с нарушениями развития нервной системы. Вероятно, организм использует программируемую гибель нейронов как механизм контроля качества генома, удаляя наиболее дефектные клетки. Нарушение этого процесса может иметь значение для развития некоторых неврологических и психических расстройств. — Perinatal elimination of genetically aberrant human cortical neurons, «Биомолекула»: «Как системная биология раскрывает тайны мозга».

Ученые научились усиливать систему утилизации белков, чтобы защитить нейроны

Клетки постоянно избавляются от поврежденных и ненужных белков, помечая их специальными молекулярными метками для последующего разрушения. Исследователи разработали подход, который позволяет не просто удалять один патологический белок, а усиливать работу ферментного комплекса CUL2—FEM1B, способного уничтожать сразу несколько белков, нарушающих работу митохондрий. В норме этот комплекс подавляют белки семейства BEX. Ученые нашли молекулу BD1, которая мешает BEX связываться с ферментным комплексом CUL2—FEM1B, а затем создали активный в клетках аналог BD2. Он усиливал разрушение белков, мешающих импорту других белков в митохондрии, благодаря чему улучшались сборка дыхательной цепи и выработка энергии. В моделях нейродегенеративных заболеваний, включая атаксию Фридрейха, такой подход восстанавливал функцию митохондрий и повышал выживаемость нейронов без заметного усиления окислительного стресса. Новая стратегия, названная стимулируемой деградацией белков (stimulated protein degradation), может помочь в лечении сложных заболеваний, при которых необходимо одновременно устранять несколько нарушающих работу клетки факторов. — Stimulated protein degradation to promote mitochondrial function and neuronal survival, «Биомолекула»: «Война и мир: как устроить белковую жизнь?».

Иммунология

Всего четыре дня жирной пищи могут надолго изменить воспалительную реакцию

Ученые показали, что кратковременное употребление пищи с высоким содержанием жиров способно усилить воспаление. В экспериментах на мышах такой рацион особенно сильно влиял на течение воспаления кожи, если животные получали его в течение четырех дней с момента начала заболевания. В это время в кожу активно проникали иммунные клетки — нейтрофилы, которые запускали воспалительный каскад с участием белка NLRP3 и сигнальной молекулы интерлейкина-1β. Даже после выздоровления и возвращения к обычному рациону в тканях сохранялись клетки иммунной памяти, из-за которых повторное воспаление протекало тяжелее. Похожий механизм ученые обнаружили и при воспалении легких. Получается, что значение имеет не только длительное ожирение, но и состояние организма в короткий период начала болезни: временные изменения питания могут надолго изменить реакцию тканей на последующие воспалительные стимулы. — Diet at disease onset determines tissue inflammatory memory, «Биомолекула»: «Рацион опухолевых клеток, или роль питания в терапии рака».

Иммунные клетки при волчанке распознают собственные необычные белки, образующиеся в результате альтернативного сплайсинга

При системной красной волчанке нейтрофилы производят необычные варианты белков, которые могут запускать атаку иммунной системы на собственный организм. Исследователи обнаружили, что у пациентов с волчанкой в мРНК нейтрофилов часто встречаются нарушения альтернативного сплайсинга — процесса, при котором из одной молекулы пре-мРНК могут образовываться разные варианты белка. В результате клетки синтезируют новые белковые последовательности, которых нет в нормальных белках организма. Ученые выявили 21 пептид из таких последовательностей на молекулах главного комплекса гистосовместимости, а эксперименты показали, что они активируют Т-лимфоциты пациентов. Кроме того, в крови пациентов обнаружили антитела, распознающие эти необычные фрагменты белков. Таким образом, ошибки обработки пре-мРНК могут создавать новые мишени для иммунной системы и поддерживать аутоиммунную реакцию при волчанке. — T and B cells recognize splicing-derived neutrophil neoantigens in lupus, «Биомолекула»: «Системная красная волчанка: болезнь с тысячью лиц».

Бактерии помогают настраивать обновление эпидермиса

Микроорганизмы, которые в норме живут на поверхности кожи, не только взаимодействуют с иммунной системой, но и помогают регулировать обновление защитного барьера. Ученые выяснили, что в этом процессе участвуют клетки Лангерганса — иммунные клетки эпидермиса, которые способны улавливать сигналы с поверхности кожи и передавать их стволовым клеткам. Клетки Лангерганса вырабатывают простагландин E2, который связывается с рецептором EP4 на стволовых клетках эпидермиса и сдерживает их чрезмерное размножение, одновременно поддерживая созревание новых клеток. У мышей без клеток Лангерганса эпидермис становился толще, а его обновление и окончательная дифференцировка клеток нарушались. В результате защитный барьер хуже справлялся со своей задачей, а кожа сильнее реагировала даже на безвредные бактерии-комменсалы. При этом активность сигнального механизма зависела от микробиоты. Это открытие показывает, что нормальный микробиом кожи помогает поддерживать ее защитные свойства не только напрямую, но и через тонкую настройку поведения стволовых клеток. — A commensally regulated immune rheostat fine-tunes skin barrier fitness, «Биомолекула»: «Население кожи: как микробиом влияет на ее общее состояние и при чем тут генетика?».

Эволюционная биология

Ближайшие родственники эукариот оказались простыми археями, живущими за счет соседей

Ученые выделили две линии архей, которые относятся к ближайшей известной эукариотам ветви эволюционного древа. Эти микроорганизмы живут без кислорода, расщепляют пептиды и зависят от обмена веществ с другими микроорганизмами, в том числе производящими метан. Как и другие изученные представители группы, они способны образовывать выпячивания мембраны и пузырьки, но не имеют устойчивых внутренних мембранных структур, характерных для эукариотических клеток. Сравнение геномов также показало, что некоторые гены, связанные с использованием кислорода, вероятно, нужны этим археям не для дыхания, а для обезвреживания кислорода.

Результаты помогают представить, что древний предок эукариот мог быть относительно простой анаэробной клеткой, жившей в тесном взаимодействии с другими микроорганизмами. Согласно предложенному сценарию, переход к эукариотической клетке потребовал значительного усложнения внутреннего строения и приспособления к использованию кислорода, а ранние взаимодействия с предком митохондрий могли происходить в среде с его низким содержанием. — Eukaryotes’ closest relatives are internally simple syntrophic peptidotrophic archaea, «Биомолекула»: «Опасные связи. Новый взгляд на происхождение эукариотических химер, подмявших под себя весь мир».

Палеонтология

Юрское млекопитающее научилось плавать задолго до появления утконоса

Палеонтологи обнаружили в Китае хорошо сохранившиеся останки древнего млекопитающего, жившего в среднем юрском периоде. По строению таза и задних конечностей ученые установили, что животное было приспособлено к плаванию, а особенности зубов указывают на питание мелкими животными. Находка также сохранила элементы подъязычного аппарата и строения глотки, которые позволяют предположить, что предки современных млекопитающих уже умели эффективно глотать, пить и сосать задолго до появления нынешних групп. По образу жизни древнее животное, вероятно, напоминало современного утконоса: оно плавало и добывало пищу в воде. Это крупнейшее из известных юрских млекопитающих, и его открытие показывает, что полуводный образ жизни независимо возникал у древних млекопитающих задолго до расцвета современных видов. — A Jurassic mammaliaform swimmer and transformation of the mammalian pharynx, «Биомолекула»: «Золотой век палеонтологии».

Экология

Карта угроз для пресноводных животных показала, где их вымирание наиболее вероятно

Ученые составили глобальную карту угроз для более чем 21 тысячи видов пресноводных животных, включая насекомых, рыб, амфибий, рептилий и млекопитающих. Исследователи оценили влияние 45 различных факторов, угрожающих их существованию, и выяснили, что особенно сильно страдают виды из регионов с развитой инфраструктурой и интенсивным управлением водными ресурсами. В таких местах на животных одновременно воздействуют несколько угроз, усиливающих друг друга. При этом набор опасностей и их влияние различаются в зависимости от региона и группы животных. Чем больше угроз приходится на вид, тем выше вероятность сокращения его популяции и вымирания. Полученная карта поможет определить регионы, где охрана пресноводных экосистем и изменение методов управления водными ресурсами нужны в первую очередь. — The global geography of threats to freshwater biodiversity.