Nature #597 (7878) + онлайны: новый механизм преодоления антибиотикорезистентности и регуляция сна у мух

• Антибиотикорезистентность. Разработка новых антибиотиков для лечения инфекций, вызванных антибиотикорезистентными бактериями имеет первостепенное значение, поскольку устойчивость к антибиотикам продолжает расти во всем мире. Авторы статьи описали стратегию конструирования ингибиторов пенициллинсвязывающих белков грамотрицательных бактерий для преодоления многочисленных механизмов резистентности. Ингибиторы диазабициклооктана сохраняют активность в присутствии β-лактамаз, основного механизма резистентности, связанного с терапией β-лактамом у грамотрицательных бактерий. — Rational design of a new antibiotic class for drug-resistant infections, «Биомолекула»: «Антибиотикорезистентность: How to make antibiotics great again*?».
• Нейробиология. Одной из отличительных черт коры головного мозга является чрезвычайное разнообразие вставочных нейронов. Два крупнейших подтипа кортикальных вставочных нейронов различаются во взрослом возрасте, но происходят от общих линий, что делает их отличной моделью для изучения возникновения клеточного разнообразия. Здесь авторы показывают, как изменения в транскрипции и структуре хроматина позволяют этим клеткам приобретать различные свойства в коре головного мозга мыши. — Genetic and epigenetic coordination of cortical interneuron development.
• Экология. Одной из наиболее важных задач по сохранению биоразнообразия цветковых растений является понимание того, как взаимодействие растений и опылителей способствует размножению редких видов. Авторы продемонстрировали, что разделение ниш при использовании опылителей обеспечивает преимущество более редких видов в горячих точках биоразнообразия. — Pollinators contribute to the maintenance of flowering plant diversity, Pollination advantage of rare plants unveiled.
• Физиология растений. Особенности вида определяют, как отдельные растения справляются с неоднородностью среды. Несмотря на большую изменчивость отдельных признаков, некоторые их комбинации гораздо более распространены, чем другие. В результате многие виды со сходной системой тонких корней проявляют контрастные надземные черты. — Fine-root traits in the global spectrum of plant form and function, «Биомолекула»: «Растения, которые делают „кусь!“».
• Структурка. Глициновые рецепторы представляют собой пентамерные петли, которые образуют каналы, проницаемые для хлоридов и опосредуют быструю передачу сигналов по всей центральной нервной системе. В спинном мозге и стволе головного мозга глициновые рецепторы регулируют передвижение и вызывают нарушения движения при мутациях. Однако стехиометрия нативных рецепторов и механизм, с помощью которого они собираются, остаются неясными, несмотря на обширные исследования. — Architecture and assembly mechanism of native glycine receptors, «Биомолекула»: «Глицин: часть 2. Нейромедиатор и мем».
• Физиология. Кроветворение в костном мозге поддерживает выработку крови и иммунных клеток на протяжении всей послеродовой жизни. Кроветворение впервые возникает в костном мозге человека через 11–12 недель после зачатия, однако почти ничего не известно о том, как развивается костный мозг плода для удовлетворения узкоспециализированных потребностей плода, а впоследствии — новорожденного. В новой работе авторы обнаружили, что полный репертуар крови и иммунных клеток устанавливается в фетальном костном мозге за короткий промежуток времени за 6–7 недель в начале второго триместра беременности. — Blood and immune development in human fetal bone marrow and Down syndrome.
• Структурка. Упорядоченная сборка тау-белков в нити характеризует несколько нейродегенеративных заболеваний, которые называются таупатиями. Ранее сообщалось, что с помощью криоэлектронной микроскопии структуры нитей тау-белка при болезни Альцгеймера, болезни Пика, хронической травматической энцефалопатии и кортикобазальной дегенерации различны. Здесь авторы показали, что структуры тау-нитей при прогрессирующем надъядерном параличе определяют новую трехслойную складку. Более того, структуры тау-нитей при глобулярной глиальной таупатии аналогичны структурам при надъядерном параличе. — Structure-based classification of tauopathies, «Биомолекула»: «Болезнь Паркинсона и астроциты: новый взгляд на лечение нейродегенеративных заболеваний».
• Сон. Во время сна большинство видов животных впадают в состояние, характеризующееся явным сенсорным отключением. Тем не менее, некоторая обработка внешнего мира должна оставаться активной, учитывая, что спящее животное может быть разбужено интенсивными стимулами (например, громким шумом или ярким светом) или мягкими, но качественно заметными стимулами (например, звук воркования ребенка или звук собственного имени). Как спящий мозг сохраняет способность обрабатывать качественную сенсорную информацию? В исследовании авторы установили, что спящие плодовые мушки, как и люди, различают качество сенсорных стимулов и с большей вероятностью просыпаются в ответ на заметные стимулы. Авторы также продемонстрировали, что значимость стимула во время сна может регулироваться различными внутренними состояниями. — Sensory processing during sleep in Drosophila melanogaster, «Биомолекула»: «Доктор Сон: как сон спасает нам жизнь», «Модельные организмы: дрозофила».

Science #374 (6565) + онлайны: модель белковых взаимодействий в раковых клетках, генная терапия и потрясающие способности патогенов сохраняться в популяции

• Экология, микробиология. Фиксация азота бактериальными симбионтами — очень энергозатратный процесс. Авторы исследования предположили, что свет, доступный растениям, оказывает на него большое влияние. Исследователи показали, что индуцированный светом фактор связывания, который попадает из побегов в корни, индуцирует органогенез клубеньков. Обнаруженная система объединяет наземные световые сигналы с подземной симбиотической сигнализацией: растение-хозяин «информирует» корни о том, что наземная среда подготовлена для устойчивого снабжения углеводами, необходимыми для симбиоза. Эти результаты предлагают подходы, которые могли бы улучшить баланс углерода и азота в биосфере. — Light-induced mobile factors from shoots regulate rhizobium-triggered soybean root nodulation, «Биомолекула»: «Одиссея азота».
• Молекулярка. Белки IscB являются нуклеазами, кодируемыми в одном из семейств транспозонов, и, вероятно, являются предками эндонуклеазы Cas9, управляемой РНК. Однако функции IscB и взаимодействия этого белка с РНК остаются неизвестными. Используя эволюционный анализ, секвенирование РНК и биохимические эксперименты, авторы реконструировали эволюцию систем CRISPR-Cas9 из транспозонов IS200/IS605. — The widespread IS200/IS605 transposon family encodes diverse programmable RNA-guided endonucleases, «Биомолекула»: «Новые друзья CRISPR/​CAS».
• Рак. Секвенирование генома опухоли показало, что, помимо нескольких часто мутирующих генов, большинство мутаций, влияющих на геномы раковых клеток, встречаются редко. Авторы использовали протеомную масс-спектрометрию и интеграцию данных для построения структурированной карты белковых сборок, обнаруженных в раковых клетках человека. Затем исследователи разработали статистическую модель мутации, точно определяющую, какие сборки подвергаются сильному мутационному отбору и в каких типах рака это происходит. — Interpretation of cancer mutations using a multiscale map of protein systems.
• Рак. Комплексная сеть белок-белковых взаимодействий является важнейшим инструментом для понимания того, как нормальное функционирование клетки изменяется при раке. Для многих видов рака существует обширный каталог генетических мутаций, но сводная карта, которая организует эти мутации в пути, приводящие к росту опухоли, отсутствует. Авторы использовали масс—спектрометрию с аффинной очисткой для изучения сетей белок-белковых взаимодействий при плоскоклеточном раке головы и шеи, а также раке молочной железы и нашли множество ранее неизвестных взаимодействий в раковых клетках. — Identifying cancer drivers, A protein network map of head and neck cancer reveals PIK3CA mutant drug sensitivity, A protein interaction landscape of breast cancer, «Биомолекула»: «Рак молочной железы с семейной историей».
• Эмбриология. Исследования гаметогенеза in vitro направлены на восстановление развития зародышевых клеток, оогенеза и сперматогенеза в культуре. Авторы рассмотрели некоторые из последних разработок в области гаметогенеза млекопитающих. Достижения в методах и условиях культивирования мышей для получения зрелых ооцитов и сперматоцитов из плюрипотентных стволовых клеток позволили провести аналогичные исследования с клетками приматов и человека, но различия между видами очевидны. Гаметогенез in vitro обладает большим потенциалом для репродуктивной медицины, включая диагностику и моделирование бесплодия. — Mammalian in vitro gametogenesis.
• Генная терапия. Гемофилия — врожденное нарушение свертываемости крови, связанное с X-хромосомой, поражающее 1 из 5000 новорожденных мужского пола. В последнее время были разработаны эффективные методы лечения гемофилии, в частности, генная терапия. — Hemophilia as a blueprint for gene therapy, «Биомолекула»: «Генная терапия: познакомьтесь с лекарствами будущего».
• Молекулярка. За последнее десятилетие революция CRISPR потрясла области молекулярной биологии и биомедицины. Обнаруженные в качестве защитных механизмов, защищающих бактерии от вирусной инфекции, системы CRISPR-CAS разрезают ДНК в определенной последовательности высокоточным и программируемым способом. Это свойство позволило исследователям использовать CRISPR-CAS для редактирования генома, что является многообещающим достижением в лечении генетических заболеваний, которые ранее считались неизлечимыми. Авторы сообщают о большом неиспользованном ресурсе для программируемых ферментов для резки ДНК, которые расширяют наш инструментарий для редактирования генома. — A treasure trove of molecular scissors, «Биомолекула»: «Прокариотические антивирусные системы на службе нашего иммунитета».
• Коронавирус. Наследственные генетические факторы могут влиять на тяжесть течения COVID-19, но молекулярные механизмы этого пока неясны. Авторы показали, что общий акцептор сплайсинга определяет, какую форму фермента, вырабатываемого в ответ на стимуляцию интерфероном (OAS1) экспрессируют люди — активную или неактивную. Важно отметить, что у госпитализированных пациентов экспрессия активного фермента была связана с защитой от тяжелого COVID-19, что позволяет предположить, что эта противовирусная защита является основным компонентом защитного противовирусного ответа. — A prenylated dsRNA sensor protects against severe COVID-19, «Биомолекула»: SARS-CoV-2.
• Нейробиология. Различные типы клеток в тканях имеют различные профили экспрессии генов, состояние хроматина и ядерную архитектуру. Чтобы сопоставить такую мультимодальную информацию с тысячами отдельных клеток в срезах ткани мозга мыши, авторы продемонстрировали интегрированную пространственную геномику, визуализируя тысячи геномных локусов вместе с РНК и эпигенетическими маркерами одновременно в отдельных клетках. — Single-cell nuclear architecture across cell types in the mouse brain.
• Эпидемиология. Многие патогенные микроорганизмы обладают потрясающей способностью сохраняться в популяции. Эта непреходящая проблема для понимания эпидемиологии инфекционных заболеваний имеет разрушительные последствия для общественного здравоохранения, экономики и общества. Теория предполагает, что способность патогенов сохраняться протекает по целому спектру: например, они остаются в популяциях, достаточно больших для поддержания передачи в промежутках между эпидемиями. Буйволы являются резервуарными хозяевами вируса ящура, который поражает диких и домашних копытных. Высококонтагиозные инфекции, такие как ящур, быстро распространяются среди восприимчивых популяций, но исчезают по мере того, как хозяева приобретают иммунитет — за исключением резервуарных хозяев, где они сохраняются эндемично. — Persistent pathogens and wildlife reservoirs.