Иммунология

Широко нейтрализующие антитела против коронавирусов

SARS-CoV-2 — это недавно появившийся патогенный коронавирус человека. Штамм-предок превратился в ряд вызывающих озабоченность вариантов, при этом волнующий всех вариант Омикрон теперь имеет множество различных подлиний. Продолжающаяся пандемия COVID-19, вызванная SARS-CoV-2, нанесла серьезный ущерб общественному здравоохранению и мировой экономике, и одной из стратегий борьбы с COVID-19 стала разработка широко нейтрализующих антител для профилактического и терапевтического применения. Многие из них находятся в доклинической и клинической разработке, а некоторые одобрены для экстренного использования. Ученые из Китая систематизировали нейтрализующие антитела, которые нацелены на четыре ключевые области в S-белке SARS-CoV-2. Понимание характеристик этих широко нейтрализующих антител ускорит разработку новых терапевтических средств на основе антител и даст рекомендации по рациональному дизайну вакцин следующего поколения. — Broadly neutralizing antibodies to SARS-CoV-2 and other human coronaviruses, «Биомолекула»: «Антитело: лучший способ распознать чужого, Вакцины против коронавируса: перспективы», SARS-CoV-2.

Пренатальный иммунный стресс и микроглия

Недавние исследования показали, что микроглия может влиять на связность нервной цепи и функцию нейронов. Микроглия проникает в нейроэпителий на ранних стадиях эмбрионального развития и сохраняется в головном мозге на протяжении всей жизни. Некоторые факторы окружающей среды для плода, такие как аномальный микробиом, иммунная активация и плохое питание матери, могут влиять на внутриутробное развитие головного мозга. Неизвестно, как изменения в пренатальной среде определяют траекторию развития инфильтрирующей микроглии, которая, в свою очередь, влияет на развитие и функцию мозга. Американские исследователи показали, что после активации материнского иммунитета (maternal immune activation) у мышей микроглия потомства имеет долговременное снижение иммунной реактивности во все время развития. Замена микроглии у потомков с активацией материнского иммунитета физиологической инфильтрацией наивной микроглии улучшила иммунитет, что указывает на то, что аберрантно сформированная микроглия из-за неблагоприятной пренатальной среды влияет на долгосрочную реактивность микроглии и правильное развитие нервной цепи в полосатом теле головного мозга (стриарной цепи). — Prenatal immune stress blunts microglia reactivity, impairing neurocircuitry, «Биомолекула»: «Микроглия: роль „иммунных“ клеток центральной нервной системы в здоровом мозге и при нейродегенеративных заболеваниях».

Онкология

Происхождение медуллобластомы

Медуллобластома — злокачественная опухоль, которая развивается из эмбриональных клеток. Первичный узел новообразования располагается в задней черепной ямке в области средней линии мозжечка. Преимущественно медуллобластомы встречаются у детей. Медуллобластома молекулярно разделяется на биологически различные подгруппы, что позволяет предположить, что персонализированный подход к терапии мог бы быть полезен. Исследователи, используя мультиомику, определили происхождение подгрупп медуллобластомы в развивающемся мозжечке человека. Мультиомика — подход к биологическому анализу, при котором наборы данных представляют собой несколько «омов», таких как геном, протеом, транскриптом, эпигеном, метаболом и микробиом. Результаты исследований связывают молекулярные и фенотипические особенности клинически сложных подгрупп медуллобластомы с их единым началом в ромбической губе (rhombic lip) на ранних стадиях развития человека. — Unified rhombic lip origins of group 3 and group 4 medulloblastoma.

Генетика

Генетика долголетия

Вопрос долголетия волновал людей на протяжении веков, и разные исследователи пытались и пытаются решить его разными способами. Исследователи из Швейцарии и США подошли к этому вопросу в широком масштабе, изучив закономерности роста и генетику тысяч мышей. Ученые определили вклад различных генов в продолжительность жизни животных, которая различалась у самцов и самок мышей. Участвующие гены были хорошо сохранены между видами, о чем свидетельствует обнаружение сходных эффектов у людей и нематод. В дополнение к генетике важную роль, по-видимому, играет питание в раннем возрасте. — Sex- and age-dependent genetics of longevity in a heterogeneous mouse population, «Биомолекула»: «Часы старения: обнулить, замедлить, обратить вспять?».

Нейробиология

Эволюция дорсовентральной префронтальной коры приматов

Дорсолатеральная префронтальная кора лежит в центре когнитивных функций высокого порядка и сложного социального поведения, которые характерны для человекообразных приматов, особенно у людей. Она играет центральную роль в познании. Ученые из США отслеживали транскриптомы клеточных ядер, взятых из коры головного мозга человека, шимпанзе, макаки и мартышки. Исследователи создали транскриптомный каталог типов клеток дорсолатеральной префронтальной коры приматов, дополненный ее эпигеномной характеристикой у человека. Они определили гомологию типов клеток и консервативность транскриптома у разных видов и выявили расхождение видов на молекулярном и клеточном уровнях, а также потенциальные эпигеномные механизмы, лежащие в основе этих различий. Общие и отличающиеся от видов особенности были вовлечены в биологические пути и нервно-психические заболевания. Полученные данные могут послужить ресурсом для будущих исследований функции и болезней префронтальной коры. — Molecular and cellular evolution of the primate dorsolateral prefrontal cortex.

Номенклатурный консенсус

Самоорганизующиеся трехмерные клеточные модели, полученные из плюрипотентных стволовых клеток или первичной ткани человека, позволяют понять, как развивается нервная система человека. На таких моделях исследователи объясняют, что делает нервную систему уникальной и как возникают, прогрессируют и лечатся ее расстройства. Чтобы способствовать прогрессу и улучшить связь с научным сообществом и общественностью, международный коллектив ученых представил основу для номенклатуры многоклеточных моделей развития и заболеваний нервной системы человека, включая органоиды, ассамблоиды и трансплантаты. — A nomenclature consensus for nervous system organoids and assembloids, «Биомолекула»: «Ствол и ветки: стволовые клетки».

Молекулярная биология

Полимеразный комплекс Эболы

Филовирусы, к которым относится вирус Эбола, представляют большую угрозу для человека. Хотя два терапевтических моноклональных антитела были одобрены для лечения болезни, вызванной вирусом Эбола, не существует одобренных препаратов широкого действия для контроля различных филовирусных инфекций. Китайские ученые определили структуру белка L (Large polymerase protein) вируса Эбола с помощью криоэлектронной микроскопии. Структурный анализ показал, что вирусный белок L обладает специфичным для филовируса вставочным элементом, который необходим для синтеза РНК. Кроме того, исследователи продемонстрировали, что сурамин может ингибировать активность полимеразы вируса Эбола. Результаты исследований раскрывают механизм репликации вируса Эбола и могут помочь в разработке более мощных антифиловирусных препаратов. — Structure of the Ebola virus polymerase complex, «Биомолекула»: «Уколы от Эболы», «Вирус Эбола и макака резус: получено новое эффективное лекарство».

NuMA против окисления

Окислительное повреждение генома является неизбежным следствием клеточного метаболизма. Он возникает на регуляторных элементах гена путем эпигенетического деметилирования во время активации транскрипции. Британские ученые показали, что промоторы защищены от окислительного повреждения посредством процесса, опосредованного белком ядерного митотического аппарата NuMA (nuclear mitotic apparatus). Результаты исследований подчеркивают важность репарации окислительных повреждений ДНК в регуляторных элементах генов и описывают процесс, в ходе которого выполняется эта функция. — A mechanism for oxidative damage repair at gene regulatory elements, «Биомолекула»: «Биологическая машина репарации ДНК».

Молекула для иммунитета бактерий и растений

Изомеры малой сигнальной молекулы циклической АДФ-рибозы (цАДФР) образуются, когда бактерии и растения реагируют на патогены. Американские и австралийские ученые обнаружили, что циклизация управляется доменными белками Toll/interleukin-1 рецептора, которые сами активируются изменениями конформации. Один циклический изомер, 3’цАДФР, активирует защитные системы против вируса у бактерий и подавляет иммунитет у растений. — Cyclic ADP ribose isomers: Production, chemical structures, and immune signaling, «Биомолекула»: «Что „чувствуют“ растения».

Микробиология

Вычислительные технологии для поиска антибиотиков

Создание антибиотиков, действующих против грамотрицательных штаммов бактерий, является уникально сложной задачей из-за их ограничительного барьера проникновения. Белок BamA (β-barrel assembly machinery), который встраивает белки во внешнюю мембрану бактерий, — привлекательная мишень для терапии из-за своего расположения на поверхности. Даробактины, продуцируемые Photorhabdus, симбионтом кишечного микробиома нематод, нацелены на BamA. Американские и швейцарские ученые пришли к выводу, что компьютерный поиск генов, отдаленно связанных с даробактиновым опероном, может привести к новым соединениям. Они идентифицировали dynobactin A, новый пептидный антибиотик из Photorhabdus australis. Динобактин структурно не связан с даробактинами, но также нацелен на BamA. Динобактин показал эффективность при системной инфекции Escherichia coli у мышей. Результаты исследования демонстрируют полезность вычислительных подходов к открытию антибиотиков и показывают, что динобактин — перспективный антибиотик. — Computational identification of a systemic antibiotic for Gram-negative bacteria, «Биомолекула»: «Антибиотики и антибиотикорезистентность: от древности до наших дней», «Поиск новых антибиотиков с помощью машинного обучения».

Экология

Патогены и их членистоногие переносчики

Кровососущие членистоногие переносят многие эндемические болезни, такие как малярия и лейшманиоз. Патогены должны взаимодействовать со специфическими молекулами в кишечнике переносчика, его микробиотой и иммунной системой, чтобы выжить и попасть к другому хозяину. Позвоночное животное заражается, когда переносчик кусает кожу хозяина, и патоген попадает внутрь со слюной переносчика. Американские ученые собрали данные недавних исследований, укрепляющих наше понимание того, как патогены взаимодействуют с переносчиками, их микробиомами и позвоночными хозяевами. Авторы обсуждают, как эти достижения трансформируются в стратегии следующего поколения для контроля над естественными популяциями переносчиков и для разработки биомаркеров воздействия переносчиков. — Understanding pathogen survival and transmission by arthropod vectors to prevent human disease.

Эволюция

Древнейшие китайские челюстные позвоночные

Молекулярные исследования позволяют предположить, что возникновение челюстных позвоночных произошло около 450 млн лет назад. Анализы разрозненных остатков хрящевых рыб ордовикского и раннего силурийского периодов предполагают эволюционное распространение челюстных позвоночных до, и сразу после, массового вымирания в конце ордовика. Однако до сих пор самые ранние полные окаменелости челюстных рыб, для которых была возможна детальная реконструкция их морфологии, имели возраст около 425 млн лет. Недостаток находок сочлененных окаменелостей всего тела до позднего силура долгое время делал неясной самую раннюю историю челюстных позвоночных. Китайские ученые недавно обнаружили захоронение окаменелостей, в котором нашли разнообразных, хорошо сохранившихся челюстных рыб с цельными телами, из раннего силура. Исследователи считают, что ранее невиданное разнообразие челюстных позвоночных в раннем силурийском периоде дает подробное представление о морфологии всего тела челюстных позвоночных этого периода. — The oldest complete jawed vertebrates from the early Silurian of China, «Биомолекула»: «Следствие вели палеонтологи».

Древнейшие английские стрекающие

Стрекающие, или книдарии, — разрозненный и древний тип, включающий медуз и кораллы. Они населяют как пелагиаль, так и бентос. Богатая летопись окаменелостей фанерозойского периода дает представление о ранней истории этой группы. Британские ученые описали новую ископаемую книдарию — Auroralumina attenboroughii. Возраст найденного животного — 557–562 млн лет. На ископаемом организме видны два разветвляющихся полипа, заключенных в жесткий органический скелет со следами простых, плотно расположенных щупалец. Филогенетический анализ показывает, что Auroralumina относится к древнейшим книдариям. — A crown-group cnidarian from the Ediacaran of Charnwood Forest, UK.