Nature #574 (7778) + онлайны: часовые зависимости, старение из-за возбуждения и поломанные митохондрии

• Циркадные ритмы, рак. Глиобластома — агрессивная форма опухоли мозга, для которой характерно самообновление клеток. В Nature опубликовали релиз на статью Cancer Discovery, в которой ученые рассказывают о зависимости клеток глиобластомы от циркадных ритмов. Оказалось, что дифференцированные клетки глиобластомы находятся под контролем молекулярных часов — BMAL1 и CLOCK, которые поддерживают рост клеток глиобластомы. Подавление активности BMAL1 и CLOCK останавливает клеточный цикл опухолевых клеток и способствует их апоптозу. — Alterations to the circadian clock make brain tumours vulnerable, биомолекула: Тик-так по-шведски. Нобелевская премия за циркадные ритмы.
• Популяционная биология. В Nature опубликовали результаты наблюдения, в котором оценивали причины детской смертности. В исследовании, которое длилось с 2000 по 2017 год, участвовали новорожденные младенцы и дети в возрасте до 5 лет из 99 стран с низким и средним уровнем дохода. Сравнение на субнациональном уровне помогло составить карту с регионами высокой детской смертности. Эта карта поможет реализовать одну из инициатив ООН — разработать меры борьбы с высокой смертностью детей в экономически неразвитых странах. — Mapping 123 million neonatal, infant and child deaths between 2000 and 2017.
• Нейробиология, старение. Исследователи из Гарвардской медицинской школы нашли связь между нервной деятельностью и старением. С возрастом увеличивается нервное возбуждение в конкретных областях мозга. Напротив, подавление возбуждения в глутаматергических и холинергических нейронах, увеличивает продолжительность жизни. Ключевой игрок этого процесса — транскрипционный фактор REST (RE1-Silencing Transcription factor), который подавляет гены, связанные с возбуждением. Получается, что активация REST способствует увеличению продолжительности жизни. — Regulation of lifespan by neural excitation and REST, биомолекула: Старение: остановить нельзя смириться, Спецпроект: Старение и долголетие.
• Нейробиология, эволюционная биология. Ученые из Института эволюционной биологии Макса Планка изучили генетические программы развития мозга у человека, шимпанзе и макаки. Выяснилось, что нейрональное развитие человека происходит позднее, чем у приматов. Вместе с тем, во время развития коры мозга доступность хроматина у человека и шимпанзе отличается — это связано со специфичной экспрессией генов человека. Помимо сравнительного анализа, ученые нашли специфические состояния нейронов, которые происходят исключительно в мозге взрослого человека. — Organoid single-cell genomic atlas uncovers human-specific features of brain development.
• Эпигенетика, рак. Раньше считалось, что онкологические заболевания — лишь генетически обусловленные процессы. Однако исследования последних лет показывают, что большую роль в развитии онкологии играют и эпигенетические изменения. Один из примеров таких исследований — работа американских ученых, посвященная изучению желудочно-кишечных опухолей. В подгруппе опухолей этого типа не происходят генетические мутации клеток, зато снижается содержание сукцинатдегидрогеназы и наблюдается гиперметилирование ДНК. Ученые полагают, что такие эпигенетические изменения запускают онкогенные программы в клетках. — Altered chromosomal topology drives oncogenic programs in SDH-deficient GIST, биомолекула: Соревнуясь с раком.
• Структурка. Гетерохроматиновая упаковка ДНК поддерживает целостность хромосом и обеспечивает механическую жесткость ядра. Структурная основа гетерохроматина — комплекс между белками НР1 и собственно хроматином. Ученые из США установили важную роль белка НР1 в наследственной организации клетки. Белок HP1 Swi6 способствует разделению жидких фаз конденсатов в ядре и увеличивает доступность гистонов в нуклеосоме. — HP1 reshapes nucleosome core to promote heterochromatin phase separation, биомолекула: Ядерная ламина и пространственная организация хроматина у дрозофилы.
• Молекулярка. Митофагия — направленный процесс гибели митохондрий. Благодаря митофагии клетка избавляется от ненужных или поврежденных митохондрий и поддерживает собственный метаболизм. Ученые обнаружили комплекс адениннуклеотидных соединений (ANT, adenine nucleotide translocator), который участвует в митофагии. В экспериментах на мышах выяснилось, что в отсутствие ANT в клетках накапливается избыток поломанных митохондрий. Интересно, что комплекс ANT стимулирует митофагию вне зависимости от ферментативной активности нуклеотидтранслоказы. — The ADP/ATP translocase drives mitophagy independent of nucleotide exchange, биомолекула: Аутофагия, протофагия и остальные.

Science #366 (6463) + онлайны: коллективное сокращение, «полиморфные» меланезийцы и неспящий мозг

• Эволюция животных. Ученые обнаружили карибских родственников хоанофлагеллят Choanoeca flexa, колонии которых способны коллективно сокращаться и изменять свою форму. Каждая колония Choanoeca flexa состоит из монослоя поляризованных клеток. Светочувствительный белок клеток в ответ на внезапную темноту запускает процесс сокращения клеток. В результате все клетки синхронно изменяют свою форму, формируя изгиб колонии. Ученые полагают, что Choanoeca flexa может быть предком, от которого современные организмы унаследовали способность к коллективному сокращению. — Light-regulated collective contractility in a multicellular choanoflagellate, Evolutionary history of tissue bending.
• Физиология растений, фотосинтез. Запас кислорода в атмосфере пополняется за счет световых реакций фотосинтеза. Ключевой игрок фотосинтеза — фотосистема II, с помощью которой кислород последовательно переходит от наиболее восстановленного к наиболее окисленному состоянию — О₂. Ученые из Японии использовали рентгеновский лазер на свободных электронах, чтобы визуализировать каждое из состояний кислород-выделяющего комплекса фотосистемы II перед образованием двойной кислород-кислородной связи. — An oxyl/oxo mechanism for oxygen-oxygen coupling in PSII revealed by an x-ray free-electron laser, Photosystem II, poised for O₂ formation, биомолекула: Фотосинтез в образах.
• Нейробиология. Дельта-волны — ритм электроэнцефалограммы, который возникает при глубоком естественном сне. Считалось, что дельта-волны сопровождаются нейронным молчанием по всей коре головного мозга. Однако ученые обнаружили единичные нейронные потенциалы действия во время дельта-ритма. Получается, что фазу медленного сна можно разделить на периоды «ярких» состояний с активным нейронным возбуждением и периоды «темных» состояний с нейронным молчанием. Ученые предполагают, что такое чередование мозговой активности во время дельта-ритма помогает непрерывной обработке информации и формированию памяти. — Isolated cortical computations during delta waves support memory consolidation, Spikes in the sleeping brain.
• Биоразнообразие. Биоразнообразие на Земле быстро изменяется под влиянием климата и действием человека. Оценить сокращение разнообразия очень сложно, особенно в масштабе местных экосистем. Международная команда исследователей проанализировала локальные изменения биоразнообразия, изучив данные из 50 000 временных рядов по материалам 239 научных работ. Временной ряд — это список видового состава данной местности с течением времени. Ученые включили в свой анализ все основные типы экосистем и климатических зон. Один из главных выводов этого исследования — быстрая реорганизация популяций, особенно в морских сообществах, и общие закономерности в изменении видового состава. — The geography of biodiversity change in marine and terrestrial assemblages, Rapid reorganization of global biodiversity, биомолекула: Биоразнообразие и молекулярная биология помогут друг другу?
• Генетика человека. Вариация числа копий генов (CNV, Copy number variants) — различия геномов в количестве копий нуклеотидных пар оснований. Эти изменения возникают в результате хромосомных перестроек. Вариации CNV обычно подвержены избирательному отбору в сравнении с однонуклеотидным полиморфмизмом. Однако ученые установили, что именно CNV связаны с положительным отбором признаков у меланезийцев. Возможно, появление CNV — один из эволюционных механизмов, благодаря которому возникают различия между геномами человека. — Adaptive archaic introgression of copy number variants and the discovery of previously unknown human genes, биомолекула: За генный полиморфизм приходится платить.
• Структурка. Вирус африканской чумы свиней — крупный ДНК-содержащий вирус, который вызывает одноименную смертельную болезнь у свиней. Капсид вируса состоит из 17 тысяч белков, расположение которых друг относительно друга оставалось неясным. Ученые реконструировали вирусную оболочку с помощью изображений белков в ее составе, чтобы определить структуру капсида. Выяснилось, что под внешней капсидной оболочкой располагаются стабильные белки, которые формируют разветвленную сеть. Соседние капсомеры под капсидом удерживаются вместе благодаря этой белковой сети. Благодаря этому структурному секрету вирус африканской чумы свиней отличается высокой устойчивостью и стабильностью. — Architecture of African swine fever virus and implications for viral assembly.
• Нейробиология. В новой статье Science авторы рассказывают о развитии мозжечка человека и мышей в промежутке времени от 30 дней после зачатия до 9 месяцев после рождения. Один из участков мозжечка — ромбическая губа — у человека сохраняется без изменений дольше, чем у мышей. В то же время, именно у человека в процессе развития мозга наблюдаются морфологические изменения ромбической губы. Подобных изменений не происходит у других животных, даже у приматов. Интересно, что нарушения в ромбической губе приводят к мозжечковой гипоплазии и развитию синдрома Денди-Уокера. — Spatiotemporal expansion of primary progenitor zones in the developing human cerebellum, биомолекула: Всё, что вы всегда хотели знать о взрослом нейрогенезе, но боялись спросить.