На обложке Nature на этой неделе — искусственная почка, которую вырастили из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека. Почка имеет размер 5,7 на 6,4 миллиметра и обладает почти всеми свойствами настоящего органа — только не как у взрослого, а как у эмбриона. Пересаживать такие почки никому нельзя, зато можно тестировать на них эффекты заново созданных лекарств.

Nature#526 (7574) + онлайны: электрохимические разговоры бактерий, строение переносчика сладостей, главенство таламуса над корой

• Молекулярка, рак. Метастазы — это скопления опухолевых клеток, которые с помощью кровотока «переехали» из одного органа в другой. Они возникают на поздних стадиях рака, и лечить их крайне сложно. Вероятно, одна из причин в том, что в каждом отдельно взятом органе клетки метастазов экспрессируют разные гены в соответствии с тем, какие ткани их окружают. Получается, клеткам метастазов совершенно не всё равно, где они находятся. — Microenvironment-induced PTEN loss by exosomal microRNA primes brain metastasis outgrowth. См. также: Опухолевые разговоры, или Роль микроокружения в развитии рака.
• Молекулярка, рак. Кишечник — орган стойкий. Его эпителий достаточно легко обновляется даже после облучения, и происходит это благодаря работе белка Yap. Проблема в том, что тот же самый Yap способен направлять развитие клеток-предшественниц кишечного эпителия так, чтобы они становились клетками злокачественной опухоли. Увы. — Yap-dependent reprogramming of Lgr5+ stem cells drives intestinal regeneration and cancer.
• Физиология растений. Глюкоза, конечно, хорошо всасывается в пищеварительной системе, но без специального белка-транспортёра не может проникнуть в клетки. (Это касается и клеток растений, у которых пищеварительной системы нет.) Одна из групп белков-переносчиков глюкозы называется соответствующе — SWEET. На примере арабидопсиса и риса показано, что мутации в генах белков семейства SWEET влияют не только на перенос глюкозы наружу и внутрь клеток, но и на устойчивость к некоторым инфекциям. — Structure of a eukaryotic SWEET transporter in a homotrimeric complex.
• Микробиология. И вновь о кишечной микрофлоре. Enterococcus faecalis, которому не страшны обычные антибиотики, заражает пациентов в больницах, вытесняя бактерии-симбионты из ЖКТ. Для этого фекальный энтерококк использует плазмиду pPD1, гены которой кодируют бактериоцины — «пептиды-антибиотики». Если «отнять» у этой плазмиды способность передаваться от микроба к микробу, госпитальные больные станут здоровее. — Bacteriocin production augments niche competition by enterococci in the mammalian gastrointestinal tract.
• Микробиология, структурка. А теперь о бактериях более мирных и не менее важных. Некоторые океанические микроорганизмы, такие как Kuenenia stuttgartiensis, способны синтезировать азот N₂. Собственно, именно они в основном и добавляют азот из морей в атмосферу. Механизм образования N₂ у таких бактерий совершенно сумасшедший: сначала соединяются соль аммиака и соль азотистой кислоты, они дают промежуточный продукт гидразин, а потом получается азот. Кислорода для этого не нужно. Для такого экзотического процесса и фермент требуется особый. Его структура разбирается в статье. — The inner workings of the hydrazine synthase multiprotein complex.
• Микробиология, структурка. И вновь горячая тема — CRISPR—Cas. Комплекс Cas1—Cas2 «определяет», какие участки ДНК вставить между короткими палиндромными повторами (SPR в аббревиатуре CRISPR) по тому, подходят ли они по форме и длине изгибу, который формируется молекулами комплекса. — Foreign DNA capture during CRISPR—Cas adaptive immunity.
• Микробиология. Думаете, только у эукариот клетки общаются между собой электрическими импульсами? А вот и нет. Бактерии в биоплёнках передают друг другу свои «потенциалы действия», притом на большие расстояния. Электрические сигналы помогают жителям одной биоплёнки синхронизировать свой обмен веществ. У этих бактерий обнаружили натриевые каналы, нужные, чтобы генерировать «исходящие» изменения потенциала и отвечать на «входящие» электрические сигналы. — Ion channels enable electrical communication in bacterial communities, Microbiology: Electrical signalling goes bacterial.
• Микробиология. Продолжение темы передачи электронов, бактерий и химических реакций без участия кислорода. В горячих глубинах океана метанотрофные археи и сульфат-редуцирующие бактерии работают сообща, чтобы произвести метан. Коммуникация между разными видами микроорганизмов происходит за счёт «наносетей» между клетками, по которым электроны передаются от организма в к организму. — Intercellular wiring enables electron transfer between methanotrophic archaea and bacteria, Microbiology: Conductive consortia.
• Нейробиология, молекулярка. Болезнь Шарко-Мари-Тута передаётся по наследству и с дошкольного возраста начинает поражать нервы ног. Ни одна из разновидностей этого недуга не лечится, хотя и мало влияет на продолжительность жизни. У мышей с соответствующей генетической аномалией синдромы болезни Шарко-Мари-Тута ослабляются, если образуется больше фактора роста эндотелия сосудов (VEGF), и усиливаются, если снижается выделение нейропилина Nrp1. — CMT2D neuropathy is linked to the neomorphic binding activity of glycyl-tRNA synthetase.
• Нейробиология. Мы ощущаем не всё подряд, а только то, на что обращаем внимание. Под «зоной внимания» в мозге обычно имеют в виду префронтальную кору, которая собирает в себя обработанные сведения ото всех органов чувств и «решает», что воспринимать сознательно, а что нет. Оказывается, главную роль в этом решении, куда направить внимание, играют не сенсорные области коры (высшие инстанции для сигналов от глаз, ушей, носа, языка и кожи), а в сенсорные области таламуса — мозгового регулятора ступенькой пониже. Обработка сигналов в нём не такая сложная, зато более быстрая. — Thalamic control of sensory selection in divided attention.
• Клеточная биология. Когда ДНК клетки основательно повреждается (например, если в каком-то месте разрываются обе цепи), её метит убиквитин. Как правило, после такого мечения возле ДНК начинают работу ферменты по её репарации, и это хорошо: двуцепочечные разрывы для здоровья клетки крайне неполезны. Чтобы убиквитин пометил искалеченную ДНК, ему оказывается, нужна помощь гистона H1. — Histone H1 couples initiation and amplification of ubiquitin signalling after DNA damage.
• Наука в России. Неприятно удивительная ситуация: в НИИ ФХБ имени Белозёрского учёных обязуют фактически отдавать тексты статей на проверку цензурой, прежде чем посылать их в зарубежные научные журналы. Подобное уже было в СССР, и ничего хорошего это не принесло. Взгляд очевидца из МГУ опубликован в газете «Троицкий вариант». Nature даёт свой, более политкорректный, взгляд на проблему. — Russian roulette, Russian secret service to vet research papers.

Science #350 (6259) + онлайны: управление дрозофилами с помощью микроРНК, переключение стадий сна, механика прорастания пыльцы

• Иммунология, вирусология. Клетки кишечника, бактерии, его населяющие, и вирусы, стремящиеся в него проникнуть, тесно связаны. Рецептор Nlrp6, который регулирует противобактериальный иммунитет и влияет на состав микрофлоры кишечника, также не допускает инфекции кишечника вирусом энцефаломиокардита и мышиным норовирусом 1 типа. — Nlrp6 regulates intestinal antiviral innate immunity.
• Иммунология, рак. Моноциты (один из типов клеток иммунной системы) можно условно поделить на «хорошие» и «плохие»: одни помогают клеткам метастазов выживать и распространяться, а другие, такие как «патролирующие» моноциты, замедляют распространение злокачественных опухолей — по крайней мере, в лёгких. — Patrolling monocytes control tumor metastasis to the lung.
• Нейробиология, молекулярка. Поведение может зависеть не только от генов, но и от молекул, которые сами ничего не кодируют. Например, у дрозофилы нашли микроРНК, повреждение которой нарушает способность мухи вставать на лапки после того, как её перевернули на спину. Эта микроРНК усиливает работу гомеобоксного гена Ultrabithorax. Мутации в нём тоже приводят к проблемам с позиционированием себя в пространстве (у мух). — MicroRNA-encoded behavior in Drosophila.
• Нейробиология. Оказывается, переключение со стадии медленноволнового сна на стадию быстроволнового сна происходит простейшему механизму. И медленный сон, и быстрый сон обеспечивают две группы клеток, которые приходятся друг другу близкими родственниками. Каждая из этих групп, активируясь, подавляет действие второй. Нейроны, отвечающие за быстрый сон (REM), выделяют глутамат и тем самым тормозят медленный сон. Есть клетки с обратным действием, они выделяют гамма-аминомасляную кислоту. — Cells of a common developmental origin regulate REM/non-REM sleep and wakefulness in mice.
• Нейробиология. Нейроны решётки (grid cells) в гиппокампе, за открытие которых присудили Нобелевку по физиологии и медицине в прошлом году, могут кое-что поведать о болезни Альцгеймера. Они обеспечивают способность к ориентации в пространстве, а последняя страдает у тех, чей риск заболеть Альцгеймером высок. Иногда между началом проблем с ориентированием и первыми симптомами болезни Альцгеймера проходит более десяти лет. — Reduced grid-cell—like representations in adults at genetic risk for Alzheimer’s disease. См. также: GPS в нашем мозге: Нобелевская премия по физиологии и медицине 2014.
• Вирусология, молекулярка. ВИЧ защищается от обнаружения как может. Оказывается, он способен изменять поведение окаймлённых везикул (пузырьков, чьи мембраны дополнительно укреплены белком клатрином). В результате белки главного комплекса гистосовместимости, вместо того чтобы доставляться к местоположению вируса и уничтожать его, отправляются в этих везикулах прямо на верную гибель — к лизосомам. В этом частично виноват Nef — белок в составе вирусной частицы. Он каким-то образом меняет структуру клатриновой сети, а каким именно, пока не понятно. — HIV-1 Nef hijacks clathrin coats by stabilizing AP-1:Arf1 polygons.
• Физиология растений. Чтобы стать полноценными составляющими корня, стволовые клетки на кончике последнего должны несколько раз поделиться, притом каждый раз их потомки будут немного более специализированными, чем их предшественники. Первым делением клеток кончика корня, а также делением их потомков вплоть до их превращения в зрелые клетки корня, руководят две группы регуляторов транскрипции — SCARECROW и BIRD. — Transcriptional control of tissue formation throughout root development.
• Физиология растений. Пыльцевое зерно «понимает», когда оно оказалось на пестике цветка и ему пора прорастать, благодаря работе механочувствительных ионных каналов MSL8. Они активируются, когда оболочка пыльцевого зерна немного набухает из-за окружающей его влаги. Когда этой влаги становится слишком много, MSL8 помогают остановить набухание. Растения с повреждённым геном MSL8 плохо размножаются, так как их пыльцевые зёрна просто разрывает водой. — Mechanosensitive channel MSL8 regulates osmotic forces during pollen hydration and germination.
• Физиология растений. Чтобы пыльцевые зёрна можно было пускать в дело, нужно сначала произвести достаточно сахаров, а для этого необходим нормальный фотосинтез. Как известно, он проходит в хлоропластах. Но ведь хлоропласты могут испортиться из-за самого фотосинтеза, когда образуется много активных форм кислорода! Как выявить и убрать такие? С помощью убиквитина. — Ubiquitin facilitates a quality-control pathway that removes damaged chloroplasts.
• Микробиология, генетика. Раньше думали, что все метанообразующие микроорганизмы — это всегда археи из типа Euryarchaeota. Новоотсеквенированные геномы архей из групп Bathyarchaeota опровергают эту точку зрения. — Methane metabolism in the archaeal phylum Bathyarchaeota revealed by genome-centric metagenomics, Beyond known methanogens.