http://phct-biotechnology.ru
Оглавление

SciNat за октябрь 2017 #3: выученные инстинкты, память стволовых клеток и рак простаты от нервов

  • 266
  • 0,7
  • 0
  • 0
Добавить в избранное

Данные геномики существенно меняют наше представление об эволюции пауков, о том, как они приобрели способность делать паутину и плести сети. Кстати, геном этого красавца на обложке нового Science, кругопряда-нефилы Nephila clavipes, расшифрован полностью. О нём повествуют популярные синопсисы, включённые в номер.

На прошлой неделе в Science и Nature много неожиданностей. Вы узнаете, что за развитие опухолей порой отвечают нейромедиаторы, а о воспалении помнят не только клетки иммунной системы. Кроме того, вас ждёт пример происходящей прямо сейчас эволюции, сверхчеловечески мощный игрок в го без капли человеческих знаний и инстинкты, которым учатся, а вовсе не имеют их с рождения.

Nature #550 (7676) + онлайны: выученные инстинкты, сверхчеловеческое владение го за 2 дня, автоматическое усложнение эволюции

  • Нейробиология. Появилось подозрение, что инстинктивное поведение не такое уж инстинктивное. Если самцов мышей после отнятия от матери растить в одиночестве, они, уже будучи зрелыми, некоторое время реагируют на самок и самцов одинаково: не спариваются с ними, но и не пытаются укусить. Одинаковость поведения проявляется и в работе нейронов вентромедиального гипоталамуса. После каждого следующего контакта с самцом или самкой они всё чаще делают различия в реакции на них. Получается, что различия в восприятии полов и реакциях на них не заложены в мозг от рождения, а формируются по мере накопления опыта. — Social behaviour shapes hypothalamic neural ensemble representations of conspecific sex.
  • Искусственный интеллект. Научиться играть в одну из самых «человечных» игр — го — можно и с искусственным мозгом, не имеющим вообще никаких человеческих знаний. Если действия программы AlphaGo, первой победившей человека в этой игре, были основаны на бессчётном множестве примеров партий между реальными игроками, то новая версия, AlphaGo Zero, играла только сама с собой. Пара дней такой рефлексии и пяток миллионов матчей, и AlphaGo Zero обставляет не только людей, но и все предшествующие себе алгоритмы. — Mastering the game of Go without human knowledge.
  • Биохимия, структурка. Один из механизмов контроля стабильности белков — их убиквитинирование, постановка на молекулу «чёрной метки», служащей сигналом для ферментов, что надо эту молекулу уничтожить. Если регуляция убиквитинирования нарушается, может возникнуть рак. Метку ставят убиквитиназы, а снимают, соответственно, деубиквитиназы. Если ингибировать работу последних, можно восстановить активность ряда белков, в том числе тех, которые не регулируются известными лекарствами. Например, подавление активности убиквитин-специфичной протеазы 7 (USP7) в ряде случаев приводит к активации p53 — супрессора опухолей. Новая работа показывает, на какие конкретно точки USP7 воздействуют её ингибиторы FT671 и FT827. — Molecular basis of USP7 inhibition by selective small-molecule inhibitors, USP7 small-molecule inhibitors interfere with ubiquitin binding. биомолекула: Вездесущий убиквитин.
  • Эволюция. Дарвин в конце «Происхождения видов» отметил, что в одном природном сообществе эволюция одних организмов завязана на эволюции других. Это очень похоже на правду, из чего многие исследователи делают вывод, что корректное моделирование эволюционных процессов в лаборатории невозможно. Ведь обычно в таких случаях изучают какой-нибудь один вид или даже штамм бактерий. Но оказалось, что даже в искусственных условиях микроорганизмы находят способы формировать новые экологические взаимосвязи. Это показали на примере 12 изначально идентичных популяций Escherichia coli. — The dynamics of molecular evolution over 60,000 generations, Molecular evolution: No escape from the tangled bank.
  • Наноструктуры. Нас привлекают красивые цветки. Пчёл — тоже. Но если для людей цветок каждого вида красив по-своему, то для трудолюбивых насекомых дело обстоит несколько по-другому. Какой бы цветок мы ни взяли, на нём есть кольцо из хаотично выстроенных наноструктур. Хаос там такой, что это кольцо в ультрафиолете всегда выглядит синим. Судя по результатам экспериментов, оно весьма привлекательно для пчёл. — Disorder in convergent floral nanostructures enhances signalling to bees, Photobiology: How flowers get the blues to lure bees.
  • Структурка. Красные водоросли и некоторые другие организмы фотосинтезируют благодаря особым органеллам — фикобилисомам. Одна такая весит 16,8 мегадальтон и состоит из десятков или даже сотен белков. Теперь структуру отдельной фикобилисомы красной водоросли Griffithsia pacifica определили с помощью криоэлектронной микроскопии. — Structure of phycobilisome from the red alga Griffithsia pacifica.
  • Эволюция, экология. Выше было сказано, что в пределах одного сообщества виды эволюционируют связанно друг с другом, подстраиваясь друг под друга. Тут требуется пояснение: не обязательно, чтобы два вида непосредственно контактировали. Опосредованные экологические связи могут быть не менее важны. — Indirect effects drive coevolution in mutualistic networks.
  • Иммунология. Память о повреждении кожи обеспечивают не только нейроны и клетки иммунной системы, но и эпителиальные стволовые клетки (EpSC). Их хроматин меняет свою структуру в ответ на воспаление соответствующей ткани. В частности, становится более доступным для факторов транскрипции ген Aim2, и это ускоряет заживление ран. Это первый пример памяти о воспалительных процессах у клеток, не относящихся к иммунной системе. — Inflammatory memory sensitizes skin epithelial stem cells to tissue damage, Inflammation: Memory beyond immunity.
  • Структурка, биохимия. Визуализация отдельных молекул рецепторов, сопряжённых с G-белками, и их лигандов показала, как и на каких участках клеточных мембран чаще всего происходит их взаимодействие. Комплекс рецептора с лигандом образуется примерно на одну секунду и затем распадается. Агонисты таких рецепторов регулируют кинетику их взаимодействия с G-белками, делая их ассоциацию интенсивнее. — Single-molecule imaging reveals receptor—G protein interactions at cell surface hot spots.
  • Биохимия. Оказывается, у мышей главный и наиболее массовый источник углерода для цикла трикарбоновых кислот — не глюкоза, а лактат. Он образуется из глюкозы во время гликолиза, но и из других источников тоже. Во время голодания только в мозге глюкоза как источник углерода и энергии преобладает над лактатом. — Glucose feeds the TCA cycle via circulating lactate.
  • Нейробиология. Многочисленные компьютерные модели связей мозга, столь популярные сейчас — это, конечно, хорошо, но насколько они близки к реальности? Смешно, но это проверили только для одной модели и только сейчас. Ведь пока полный коннектом (все нейронные связи в пределах одного организма) известен только для круглого червя Caenorhabditis elegans. Вот его-то и сопоставили с его компьютерной моделью, поделившей все мотонейроны червя на 12 групп. Предсказание совпало с реальностью. А кроме того, искусственный коннектом помог найти новый элемент в естественном — нейрон PDB, отвечающий за изгибание тела по дорсовентральной (спинно-брюшной) оси. — Network control principles predict neuron function in the Caenorhabditis elegans connectome.
  • Физиология животных. Сфингозин-1-фосфат — сигнальное вещество эритроцитов и тромбоцитов. Как выяснилось, для экспорта этого вещества из клеток названных типов необходим транспортёр 2b главного семейства фасилитаторов (major facilitator superfamily transporter 2b). «Поломка» этого транспортёра у мышей делает их гораздо более чувствительными к анафилактическому шоку, однако сама по себе не вызывает синдрома протекания капилляров. — Mfsd2b is essential for the sphingosine-1-phosphate export in erythrocytes and platelets.

Science #358 (6361) + онлайны: рак простаты от нервов, эволюция синиц, уникальные гены скачущих по воде насекомых

  • Нейробиология, иммунология, рак. В экспериментах на нокаутных мышах выяснилось, что рост злокачественных опухолей простаты многократно ускоряется благодаря норадреналину. Он переключает сосуды в состояние, когда они массово разрастаются в опухоль и таким образом особенно активно питают её клетки. Интересно, что норадреналин там «чувствуют» β2-адренорецепторы, а не β1, как это чаще бывает. Соответственно, появилась идея останавливать развитие рака простаты лекарствами, подобными пропранололу, т.е. снижающими давление. — Adrenergic nerves activate an angio-metabolic switch in prostate cancer.
  • Эволюция, энтомология. Насекомые рода Rhagovelia, шагающие по быстро текущей воде, имеют на средней паре ног выросты, помогающие им в столь сложном способе локомоции. Фактически выросты открыли этим насекомым новую уникальную нишу. В новой работе выяснилось, что возникновение и развитие этих структур обеспечивают два гена — geisha и mother-of-geisha. Больше ни у кого таких генов нет. Вот так таксон-специфические гены могут обеспечивать таксон-специфические адаптации. — Taxon-restricted genes at the origin of a novel trait allowing access to a new environment.
  • Микробиология, иммунология. Во рту людей с болезнью Крона и язвенным колитом нашли бактерий рода Klebsiella, потенциально устойчивых ко многим антибиотикам. Когда мышам без собственной микробиоты пересаживали этих бактерий, у них подскакивало содержание Т-хелперов 1 типа, а сами Klebsiella поселялись в том числе в прямой кишке. Так что, быть может, именно ротовые микробы служат причиной ряда заболеваний кишечника. — Ectopic colonization of oral bacteria in the intestine drives TH1 cell induction and inflammation.
  • Эволюция, орнитология. Эволюционные теории нередко ругают за то, что описываемые ими процессы нельзя наблюдать воочию. Это не так. Большие синицы (Parus major) в Великобритании год от года становятся всё более длинноклювыми. Притом чем больше длина клюва, тем, как правило, в лучшем состоянии находится особь. Скорее всего, причиной тому кормушки. Чтобы добраться до еды в них, нужно иметь клюв побольше. — Recent natural selection causes adaptive evolution of an avian polygenic trait.
  • Фармакология, структурка. Рецепторы к дофамину 4 типа (D4 или DRD4) — сопряжённые с G-белками, то есть относятся к метаботропным. Сейчас установили структуру этого рецептора в связке с антипсихотическим препаратом препаратом немонапридом. — D4 dopamine receptor high-resolution structures enable the discovery of selective agonists.

Комментарии

Вас также может заинтересовать