Nature #526 (7572) + онлайны: искусственная почка, нейроны для быстрого сна, активное неделение клеток

• Структурка. Белки-каналы, пропускающие через себя ионы калия и активируемые натрием, часто встречаются у нейронов головного мозга и регулируют, помимо всего прочего, способность нейрона возбуждаться в ответ на приходящие сигналы. Подобные каналы проводят гораздо больше K⁺, чем другие типы калиевых каналов. Почему? Ответ ищут в структуре такого канала, описанной с помощью криоэлектронной микроскопии. — Cryo-electron microscopy structure of the Slo2.2 Na⁺-activated K⁺ channel.
• Нейробиология. Известно, что для перевода информации из кратковременной памяти в долговременную (которая, абстрактно говоря, хранится где-то в коре больших полушарий), а также для дальнейшего извлечения этой информации из памяти нужно участие гиппокампа. По идее, на то, как работает гиппокамп во время этого процесса, может влиять кора. Однако прямых путей от нейронов коры к нейронам гиппокампа, которые могли бы обеспечить такую регуляцию, до настоящего момента не находили. Теперь их нашли у мышей, и даже подействовали на них методами оптогенетики. Это действительно повлияло на извлечение информации из памяти грызунов. — Projections from neocortex mediate top-down control of memory retrieval.
• Биология развития. Клетки органов взрослых животных в норме не должны часто и много делиться. Оказывается, что в некоторых органах, например, в лёгких, «неделение» клеток — это активный процесс. И поддерживает его знаменитый ген Sonic Hedgehog. — Hedgehog actively maintains adult lung quiescence and regulates repair and regeneration.
• Рак. Обычно рак начинается потому, что в определённых генах (онкогенах) возникают мутации. Тем не менее, образование опухолей может происходить и без мутаций. Так происходит в случае с ALK — киназы анапластической лимфомы. Если по каким-то причинам в ходе транскрипции образуются по большей части альтернативные варианты матричной РНК для ALK, у мышей проявляются различные формы рака. — Alternative transcription initiation leads to expression of a novel ALK isoform in cancer.
• Нейробиология. Стадия сна с быстрыми движениями глаз (другие названия — быстрый сон, БДГ, REM) имеет особое значение. Во время неё мы видим сны, которые можем вспомнить на утро. Если давать крысе спать, но при этом будить ее в начале каждой стадии БДГ-сна, животное быстро умирает, как будто его лишили сна совсем. За БДГ-сон отвечает ствол мозга, и теперь мы точно знаем, какие именно нейроны в нём это делают. Это группа клеток, выделяющих ГАМК. — Control of REM sleep by ventral medulla GABAergic neurons. См. также: Спокоен как GABA.
• Биотехнологии. Из индуцированных плюрипотентных клеток вырастили практически нормальные почки — с собирающими канальцами, петлями Генле и прочими атрибутами этого важного органа. И это при том, что у собирающих канальцев и соседних с ними тканей клетки-предшественницы должны обладать разными свойствами. Больше всего по структуре выращенная почка напоминает почку зародыша в первом триместре беременности. — Kidney organoids from human iPS cells contain multiple lineages and model human nephrogenesis, Biological techniques: Kidney tissue grown from induced stem cells.
• Молекулярная эволюция. Данные секвенирования нового поколения показали совершенно новую систематику птиц. Не так давно все современные отряды птиц предложили поделить на две группы (клады) — Columbea и Passerea. Новые данные о времени расхождения в эволюции различных птиц показали, что правильнее делить всех пернатых не на две, а на целых пять категорий. — A comprehensive phylogeny of birds (Aves) using targeted next-generation DNA sequencing.
• Генетика. Численность животных зависит от того, насколько успешно они размножаются. А это, в свою очередь, зависит от того, всем ли хватит пары противоположного пола. У четвероногих соотношение полов среди зрелых особей, оказывается, зависит от генетических факторов. Если у конкретного вида гетерогаметный пол мужской (как у нас: мужчины несут разные половые хромосомы, X и Y), то самок этого вида почти наверняка больше, чем самцов. Если гетерогаметный пол — женский (как у кур с их половыми хромосомами W и Z), то среди зрелых особей больше самцов, чем самок. Судя по всему, эта закономерность сильно влияет на экологию и поведение амфибий, рептилий и прочих наших собратьев. — The genetic sex-determination system predicts adult sex ratios in tetrapods. См. также: Зачатий мальчиков происходит столько же, сколько зачатий девочек.
• Нанонауки. Пептоиды — молекулы, напоминающие по структуре пептиды. Обычно они состоят из множества глицинов, радикалы которых присоединяются не к ?-атому углерода (как у подавляющего большинства аминокислот), а к азоту аминогруппы. Пептоиды гораздо более химически устойчивы к денатурации, чем пептиды, что позволяет использовать их в терапевтических целях. Проблема в том, что вариантов вторичной структуры пептоидов маловато. Впрочем, исследователи из США и ОАЭ научились создавать их пептоидов наноплёнки. В наноплёнках для пептоидов возможна вторичная структура, которая не встречается в настоящих белках — сигма-складчатый лист. — Peptoid nanosheets exhibit a new secondary-structure motif.

Science #350 (6257) + онлайны: путь «из европейцев в африканцы», эпигенетика сперматозоидов, сверхчувствительный рецептор сорняка

• Эволюция, генетика. Если бы европейские рабовладельцы знали то, что выяснили недавно учёные, они бы несколько раз подумали, прежде чем заводить «арапов». Анализ генома эфиопа, жившего 4500 лет назад, а также анализ геномов современных народов Африки, показывает, что в то время европейцы активно мигрировали на чёрный континент, смешиваясь с такими, казалось бы, обособленными племенами, как йоруба и мбути. Даже в их представителях 6-7% европейской крови. — Ancient Ethiopian genome reveals extensive Eurasian admixture throughout the African continent, Prehistoric Eurasians streamed into Africa, genome shows.
• Структурка. Помимо рибосом, хромосом и прочих «-сом» в клетках эукариот встречаются инфламмасомы — комплексы белков с молекулами бактерий, запускающими иммунные реакции. Криоэлектронная микроскопия позволила разглядеть инфламмасому вблизи. — Cryo-EM structure of the activated NAIP2-NLRC4 inflammasome reveals nucleated polymerization, Structural and biochemical basis for induced self-propagation of NLRC4.
• Клеточная биология. mTORC1 (комплекс мишени рапамицина у млекопитающих) — комплекс молекул, крайне важный для роста организма. На его работу влияет множество белков, один из которых имеет забавное для русскоговорящих название Sestrin2. Сестрин соединяется с GATOR2 (активатором mTORC1) и блокирует его работу. В то же время, биохимические реакции, которые запускает mTORC1, стимулируются лейцином. Сестрин обнаруживает лейцин, и если концентрация последнего оказывается большой, сестрин отсоединяется от GATOR2 и больше не мешает mTORC1 работать. — Sestrin2 is a leucine sensor for the mTORC1 pathway.
• Генетика, биология развития. Ещё одно доказательство силы эпигенетических модификаций. Если у трансгенного самца мыши нарушено метилирование гистона H3, это плохо сказывается и на качестве его сперматозоидов, и на здоровье его потомков. Последние будут гораздо чаще болеть и быстрее умирать, не имея при этом существенных генетических мутаций. — Disruption of histone methylation in developing sperm impairs offspring health transgenerationally.
• Физиология растений. Стриголактон — гормон, отвечающий за рост и ветвление растений. Он назван в честь растений рода Striga — паразитов, которые активно пользуются этим гормоном. Стрига обнаруживает минимальные количества этого вещества (в концентрации 10^–12 М) в соседних растениях и устремляется своими отростками к ним. Для этого у стриги есть особый очень чувствительный к стриголактону рецептор. Зная структуру этого рецептора, можно будет эффективнее противодействовать злостному сорняку — стриге. — Structure-function analysis identifies highly sensitive strigolactone receptors in Striga, How crop-killing witchweed senses its victims.
• Физиология растений. Видели ли вы, как образуется клеточная стенка? Только в обучающих мультфильмах? Это в прошлом. Современные методы визуализации позволяют непосредственно наблюдать за построением клеточных стенок у любимого растения физиологов — арабидопсиса. С помощью флуоресцентных меток удалось выявить, что вторичная клеточная стенка (образуется у зрелых, дифференцированных клеток) строится быстрее, чем первичная (образуется непосредственно при делении клеток). — Visualization of cellulose synthases in Arabidopsis secondary cell walls, Another brick in the wall.
• Образование. Приложения для гаджетов всё-таки не всегда выступают в роли абсолютного зла. Американские учёные разработали приложение, которое позволяет, по описанию авторов, «взять кусочек математики домой», и протестировали его на младших школьниках. Буквально через несколько месяцев дети значительно подтянулись по предмету. В общем, от дополнительных занятий никуда не уйти. — Math at home adds up to achievement in school.
• Клеточная биология, молекулярка. Вещества в клетке перемещаются от мембраны к мембране в пузырьках, окружённых мембранами, — эндосомах. Движение эндосом регулируют белковые комплексы, по форме напоминающие букву V. Один из таких комплексов — Vps34. Его строение разбирается в свежей статье в Science. — Structure and flexibility of the endosomal Vps34 complex reveals the basis of its function on membranes.