https://biolabmix.ru/catalog/rna-transcription-mrna/?erid=LdtCKWnpq
Подписаться
Оглавление
Биомолекула

SciNat за октябрь 2022 #5: преступление и наказание за кражу генов, полимераза из Зазеркалья и новый антидепрессант от ноябрьской депрессии

SciNat за октябрь 2022 #5: преступление и наказание за кражу генов, полимераза из Зазеркалья и новый антидепрессант от ноябрьской депрессии

  • 356
  • 0,2
  • 0
  • 1
Добавить в избранное print
Дайджест

На обложке нового выпуска Nature представлена художественная интерпретация нового типа внехромосомного элемента, описанного Джиллиан Бэнфилд и ее коллегами, так называемых «боргов». Обычно внехромосомные элементы имеют форму относительно небольших плазмид, однако исследователи группы Бэнфилд обнаружили, что виды метанокисляющих архей Methanoperedens содержат большие, линейные внехромосомные элементы. Команда назвала эти элементы боргами — в честь инопланетян из Star Trek — потому что они ассимилируют генетический материал других организмов и окружающей их среды. Статья об этом исследовании вышла в Nature на прошлой неделе. — Borgs are giant genetic elements with potential to expand metabolic capacity.

Как видят мир насекомые? Как наш геном использует инсерционные последовательности? Откуда в опухоли возникает такое разнообразие клеток? В последних октябрьских выпусках научных медиагигантов можно найти ответ на эти и многие другие вопросы. Nature содержит много новостей из мира структурной и молекулярной биологии: и про работу ауксиновых рецепторов, и про активацию киназы ERK, и про структуру актиновых филаментов. А Science буквально поднимет настроение разработкой новых антидепрессантов — быстродействующих и без побочных эффектов.

Молекулярка

Один белок — хорошо, а два белка — лучше!

Белки из семейства бестропинов представляют собой трансмембранные кальций-активируемые анионные каналы, а член этого семейства, бестропин-2 (BEST2), играет важную роль в физиологии глаза. Проводя исследование того, как именно в BEST2 происходит транспорт глутамата, ученые выяснили, что у этого белка есть партнер — глутаминсинтетаза (GS). Этот «помощник» блокирует функцию канала BEST2 в отсутствие внутриклеточного глутамата, но делает переносчик, таким образом, чувствительным к внутриклеточному глутамату. Если он появляется в клетке, то способствует открытию BEST2, ингибируя действие GS. — Bestrophin-2 and glutamine synthetase form a complex for glutamate release.

Еще один компонент ауксиновых рецепторов

Широко известные фитогормоны ауксины выполняют множество функций в развитии растений: стимуляцию роста плодов и побегов, геотропизм, гелиотропизм и т.д. TIR1/AFB рецепторы ауксина представляют собой комплексы убиквитинлигазы: в ответ на гормон они связываются с репрессорами транскрипции и деградируют их. Исследователи выяснили, что существует еще один участник этого процесса — аденилатциклаза (AC). В новой статье Nature сообщается, что мутации в АС снижают эффективность рецептора — и это не позволяет ауксину выполнять свои функции. — Adenylate cyclase activity of TIR1/AFB auxin receptors in plants, «Биомолекула»: «Гормоны растений».

Наказание за кражу генов

Хорошо известно, что в генетическом коде человека обосновалось большое количество геномных паразитов, например, ретровирусных последовательностей. Но эта «мусорная» ДНК не просто содержит следы от миллионов лет совместной эволюции геномов и мобильных элементов: многие такие гены и регуляторные последовательности были «одомашнены» геномом хозяина. В исследовании, результаты которого были опубликованы в Science, ученые обнаружили, что некоторые из этих последовательностей кодируют белки с противовирусной активностью. Например, белки SUPYN связываются с рецепторами клеточной поверхности, на которые нацелены инфекционные вирусы, и конкурируют за них. — Evolution and antiviral activity of a human protein of retroviral origin, «Биомолекула»: «Alu: история одной последовательности», «Cut&Paste: от транспозонов к эпигеномике».

Неканонический путь активации ERK

Рецепторы, сопряженные с G-белком (GPCR), являются важной мишенью для лекарственных препаратов. Они активируют киназу ERK, лежащую в основе клеточной пролиферации. Еще одно исследование в Nature, посвященное рецепторам, рассказывает о механизме этого явления. В этом процессе участвует сигнальный путь β2AR, который индуцирует активность ERK в эндосомах, но не в плазматической мембране. Эти результаты раскрывают неканонический механизм пространственной регуляции ERK посредством передачи сигналов GPCR. — Non-canonical β-adrenergic activation of ERK at endosomes, «Биомолекула»: «Структуры рецепторов GPCR „в копилку“», «Аллостерические регуляторы GPCR: ключи от всех замков», «Новый рубеж: получена пространственная структура β2-адренорецептора».

Структурка

Когда вода не идет на пользу молодости

Фибриллярный актин, или F-актин, в отличие от его глобулярной формы (G-актина), способен активно гидролизировать АТФ, а затем подвергаться тонким конформационным перестройкам, которые в конечном итоге приводят к деполимеризации филаментов. В новом исследовании, опубликованном в Nature, ученые выполнили криоэлектронную микроскопию структур F-актина и выяснили, как именно происходит структурная перестройка и «старение» актиновых филаментов — оказывается, этим процессом управляют молекулы воды. — Structural basis of actin filament assembly and aging.

«Посредник» в ингибировании

Комплекс SEA является регулятором роста, который действует как белок-активатор ГТФазы (GAP). Функционально этот комплекс разделен на 2 единицы: SEACIT, обладающий GAP-активностью, и SEACAT, который регулирует SEACIT. Несмотря на важность этого комплекса, понимание его структуры и молекулярных функций отсутствовало до появления нового исследования, о котором можно прочитать в Nature. В исследовании представлены данные криоэлектронной микроскопии комплекса SEA. Результаты показали, что вместо того, чтобы быть прямым ингибитором SEACIT, SEACAT действует как каркас для связывания других регуляторов. — Cryo-EM structure of the SEA complex.

Зоология

Сложные глаза насекомых еще сложнее

Большинство животных обладают сложными, или фасеточными, глазами, структурные единицы которых — омматидии — неподвижно прикреплены к экзоскелету. Логично предположить, что для смены угла зрения животное должно прибегать к движению головы или тела. Однако в своем новом исследовании ученые выяснили, что у мух есть мышцы сетчатки, которые они используют для стабилизации изображения на сетчатке и совершения небольших саккад (быстрых движений глаз) независимо от головы при просмотре неподвижной сцены. — Muscles that move the retina augment compound eye vision in Drosophila, «Биомолекула»: «Разные глаза — разные возможности».

Иммунология

Все взаимосвязано в мире антител

Широко известно, что антитела, которые борются с антигенами в организме позвоночных, состоят из тяжелых и легких цепей, которые генерируются путем рекомбинации сегментов генов V, D (для тяжелых цепей), J и C. За специфичность антител отвечают три области, определяющие комплементарность (CDR1—CDR3). Изучая В-клетки, имеющие один и тот же ген V тяжелой цепи и аминокислотную последовательность CDRH3, исследователи пришли к выводу, что для наивных антител (тех, которые еще не адаптированы к антигенам) вероятность того, что они используют тот же ген V легкой цепи, составляет около 10%, тогда как для антител памяти (функциональных) она составляет около 80%. Это значит, что для большинства функциональных антител тяжелая цепь определяет легкую цепь. — Functional antibodies exhibit light chain coherence, «Биомолекула»: «Терапевтические антитела».

Онкология

Три источника множества типов клеток

Следующее исследование в последнем выпуске журнала Nature посвящено изучению мутационных процессов при раке. Применяя одноклеточное полногеномное секвенирование опухолевых клеточных линий in vitro, исследователям удалось выявить три источника межклеточных вариаций в геномах рака: усиленная клон-специфическая амплификация, параллельные специфические для гаплотипа изменения копий клеток и изменение длины сегмента числа копий. — Single-cell genomic variation induced by mutational processes in cancer.

Коэволюция генома и эпигенома при колоректальном раке

О злокачественной трансформации на примере колоректального рака продолжает говорить следующее исследование, опубликованное в Nature. Оказывается, нельзя винить только мутации ДНК: ученые исследовали коэволюцию генома и эпигенома колоректальных опухолей с использованием мультиомного профилирования желез. Достаточно обширное исследование показало, что эпигеном влияет на накопление мутаций ДНК, и позволило составить карту генетической и эпигенетической гетерогенности колоректального рака. — The co-evolution of the genome and epigenome in colorectal cancer.

Миелоидный лейкоз в 3D

Острый миелоидный лейкоз — это злокачественное заболевание крови и костного мозга, отличительными признаками которого являются мутации в эпигенетических модификаторах, факторах транскрипции и киназах. Следующее исследование в области онкологии в журнале Nature посвящено трехмерной структуре хроматина и ее роли в возникновении мутаций и миелоидной трансформации. Оказывается, в возникновении этого заболевания большую роль играют хроматиновые петли промотор—энхансер и промотор—сайленсер. — Subtype-specific 3D genome alteration in acute myeloid leukaemia, «Биомолекула»: «Три поколения лекарств».

Релатлимаб и ниволумаб — отличная командная работа

Под неоадъювантной терапией в онкологии чаще всего понимают введение лекарственных препаратов до хирургического вмешательства. Новое исследование, опубликованное в Nature, посвящено изучению эффектов неоадъювантной комбинированной иммунотерапии релатлимабом и ниволумабом. Было показано, что она улучшает выживаемость без прогрессирования по сравнению с монотерапией ниволумабом у пациентов с операбельной меланомой клинической стадии III или олигометастатической меланомой стадии IV. — Neoadjuvant relatlimab and nivolumab in resectable melanoma, «Биомолекула»: «Как развивалась иммунотерапия рака?», «Рак и его команда. Борьба во имя иммунотерапии».

Эволюция

Экология в эволюции птиц

Скелет различных групп птиц позволяет сделать выводы о том, как среда обитания в процессе эволюции повлияла на их развитие. В своем исследовании ученые проанализировали морфологическое разнообразие живых птиц экологически разных групп. Так, различия в пропорциях тела и форме костей птиц-обитателей водоемов связаны с совершенно разной механикой передвижения, а вот у наземных птиц на ранних этапах эволюции развилась форма тела, характерная для их группы, которая подвергалась потом лишь локальным изменениям. Так, различия окружающей среды, вероятно, приводили к дивергенции способов эволюции. — Environmental signal in the evolutionary diversification of bird skeletons.

Древние проблемы требуют современных решений

Недостаток ископаемых свидетельств эволюции чешуйчатых (ящериц и змей) современным ученым частично возместили достижения современной науки — синхротронная фазово-контрастная томография. С помощью этого метода удалось проанализировать скелет Bellairsia gracilis, который имеет как характерные черты чешуйчатых, так и предполагаемые наследственные черты, что позволяет сделать выводы об анатомии ранних представителей этой группы. — Synchrotron tomography of a stem lizard elucidates early squamate anatomy.

О чем могут рассказать черепа?

Морфология плацентарных млекопитающих невероятно разнообразна: от летучей мыши-шмеля до синего кита. Однако время и темпы эволюционных изменений млекопитающих также вызывают множество вопросов. Проанализировав черепа вымерших и ныне живущих млекопитающих, группа исследователей пришла к выводу, что скорость эволюционных изменений достигла пика примерно во время границы мелового периода и палеогена и с тех пор в целом снизилась. — Attenuated evolution of mammals through the Cenozoic.

Микробиология

Воспаление кишечника не приходит одно

Воспаление кишечника часто ведет к повышенному риску возникновения колоректального рака. Дело в том, что кишечный микробиом влияет на онкогенез путем модуляции иммунной системы и продукции микробных метаболитов. Исследователи решили проверить, не обладают ли бактерии кишечника, вдобавок к этому, генотоксическими эффектами. Оказалось, что семейство вызывающих повреждение ДНК микробных метаболитов, называемых индолиминами, которые провоцируют развитие опухоли у мышей, продуцируется грамотрицательными бактериями Morganella morganii. — Commensal microbiota from patients with inflammatory bowel disease produce genotoxic metabolites, «Биомолекула»: «Микробиом кишечника: мир внутри нас», «Микробиота и опухоли: новый шаг к пониманию причин канцерогенеза».

Биохимия

РНК-полимераза из Зазеркалья

Энантиомеры — молекулы, которые являются стереоизомерами, или зеркальными отображениями друг друга. Несмотря на то, что энантиомеры часто встречаются в природе, организм человека крайне избирателен: мы используем белки, состоящие только из L-аминокислот, а также ДНК и РНК, включающие только D-сахара. Однако в современных технологиях используются «зазеркаленные» формы привычных нам ферментов и РНК, а их синтез остается сложной задачей. В последнем выпуске Science исследователи представили работу, в которой им удалось синтезировать «зеркальную» РНК-полимеразу T7 с молекулярной массой 100 килодальтон, которая обеспечивает эффективную и достоверную транскрипцию L-РНК, что открывает новые возможности для их применения в диагностике и терапии. — Mirror-image T7 transcription of chirally inverted ribosomal and functional RNAs, «Биомолекула»: «D-аминокислоты: не только в Зазеркалье».

Нейробиология

Средство от осенней депрессии

Большинство из существующих антидепрессантов имеют ряд неприятных побочных эффектов, в том числе привыкание. Последний выпуск Science порадовал нас разработкой нового препарата — быстродействующего антидепрессанта, не имеющего таких недостатков. Дело в том, что стресс увеличивает взаимодействие между переносчиком серотонина (SERT) и синтазой оксида азота (nNOS), что вызывает состояние, схожее с депрессией. Новый антидепрессант снижает взаимодействие между этими компонентами, что приводит к быстрому возникновению антидепрессивного эффекта за счет усиления передачи сигналов серотонина в цепях переднего мозга. — Design of fast-onset antidepressant by dissociating SERT from nNOS in the DRN, «Биомолекула»: «Краткая история антидепрессантов».

Комментарии