Физиология

Незаменимый не только в эритроцитах

Жизненно необходимый кислород доставляется в клетки и ткани нашего организма посредством кровеносной системы. Однако что спасает от гипоксии бессосудистые хрящевые ткани? Оказывается, хондроциты от гибели защищает все тот же гемоглобин. Исследователями был открыт уникальный механизм, о котором они рассказали в новом выпуске Nature: в ответ на гипоксию хондроциты производят большое количество гемоглобина с образованием безмембранных телец, так называемых Hedy. Без этих телец наблюдается тяжелая гипоксия и обширная гибель хондроцитов в хрящевой ткани. — An extra-erythrocyte role of haemoglobin body in chondrocyte hypoxia adaption, «Биомолекула»: «Возможна ли жизнь без гемоглобина?».

Беременность готовит мозг к материнству

Беременность — особенное время, когда весь организм готовится к материнству, ведь вынашивание ребенка требует большого количества энергии. Но помимо физиологических изменений, происходят и поведенческие: у животных мы часто наблюдаем гнездование, уход и заботу. Эстрадиол и прогестерон, те же самые гормоны, которые перестраивают тело во время беременности, отвечают и за поведенческие изменения. Недавно исследователи выяснили, как именно это происходит: эстрадиол и прогестерон изменяют активность галаниновых нейронов так, что чувствительность к раздражителям, исходящим от детенышей (например, к запахам и голосу), становится намного сильнее. — Hormone-mediated neural remodeling orchestrates parenting onset during pregnancy.

Геномные и протеомные исследования

Средства зависят от цели

Протеомные платформы, разработанные компаниями SomaLogic и Olink, в сочетании с геномными данными способны помочь в решении одной из важнейших медицинских задач — понимании того, как связаны между собой геномная последовательность, количество белка в плазме и различные заболевания. Обе платформы используют принцип аффинности для измерения уровня белка, но технологии несколько отличаются количеством связанных с белком антител. Исследование, результаты которого были опубликованы в Nature, говорит о том, что выбор платформы принципиально важен и может, в зависимости от условий, сильно повлиять на результаты исследования. Кстати, это первое действительно масштабное исследование, посвященное сравнению Olink и SomaScan. — Large-scale plasma proteomics comparisons through genetics and disease associations, «Биомолекула»: «12 методов в картинках: протеомика», «Миллиард на протеомику».

Структурка

Короткие Аргонавты в деталях

Белки Argonaute (Ago) хорошо известны своим участием в механизме РНК-интерференции. Существуют как длинные, так и короткие белки Agos, и если механизмы, лежащие в основе действия длинных белков Agos достаточно изучены, то разгадать механизм действия коротких Agos совсем недавно помогла криоэлектронная микроскопия. Результаты этого исследования были опубликованы в Nature на прошедшей неделе. Белковый комплекс SPARTA состоит из двух доменов белка Ago, соединяющихся с доменом белка TIR. Связывание нуклеиновой кислоты вызывает конформационные изменения этого комплекса, что способствует его димеризации. А уже два димера SPARTA через свои TIR-домены образуют тетрамер. При этом их конформация указывает на НАДазную активность, участвующую в процессе активации Ago. — Nucleic acid-triggered NADase activation of a short prokaryotic Argonaute, «Биомолекула»: «Кодирующие некодирующие РНК», «Обо всех РНК на свете, больших и малых».

Структура белкового радикала R2

Рибонуклеотидредуктазы отвечают за синтез строительных блоков ДНК. Во время этого процесса внутри субъединицы R2 генерируется свободный радикал, который затем переходит на субъединицу R1. В новом исследовании, опубликованном в Science, представлена структура белкового радикала класса Ie R2 с неповрежденным радикалом, присутствующим в его ядре, а наблюдение этой структуры возможно только с использованием методов серийной фемтосекундной кристаллографии, которые полностью исключают повреждение рентгеновскими лучами. — Structure of a ribonucleotide reductase R2 protein radical.

COVID-19

Двойной рецептор коронавирусов

Спайковые белки коронавируса отвечают за связывание рецепторов, слияние мембран и проникновение вируса в клетку, поэтому они являются отличными терапевтическими мишенями. Они могут иметь «открытую» и «закрытую» конформации, чтобы и прикрепляться к клетке, и вовремя уклоняться от иммунитета хозяина. Спайковые белки чаще переходят в открытое состояние в ответ на определенные сигналы, а не спонтанно. Недавнее исследование, опубликованное в Nature, показало, что спайковый белок коронавируса простуды HKU1 претерпевает конформационные изменения после связывания первичного рецептора на основе сиалогликанов с доменом S1А. После этого домен S1B переходит в открытое состояние, позволяя коронавирусу прикрепиться к клетке. — Sialoglycan binding triggers spike opening in a human coronavirus, «Биомолекула»: «COVID-19: что мы знаем и чего не знаем», «Под шипами: омиксные технологии помогают понять молекулярные механизмы патогенности SARS-CoV-2 и SARS-CoV».

Предугадать следующий шаг

Эволюция коронавируса во время пандемии SARS-CoV-2 ознаменовалась появлением новых штаммов вируса, различающихся по вирулентности и иммунной реактивности. Исследователи использовали сыворотку пациентов, вакцинированных и инфицированных рядом штаммов коронавируса, чтобы составить карту эволюционной траектории коронавируса. Этот анализ имеет важное значение для понимания эволюции вируса и определения того, избегают ли новые варианты вируса нейтрализации антителами, а также для оценки необходимости разработки новых вакцин. — Mapping SARS-CoV-2 antigenic relationships and serological responses, «Биомолекула»: «Хроника распространения SARS-CoV-2».

Онкология

Новая стратегия иммунотерапии

Протеин-тирозинфосфатазы PTPN2 и PTPN1 являются центральными регуляторами воспаления, однако это достаточно сложные лекарственные мишени. Дело в том, что их активный сайт считается непригодным для терапии. Однако на прошедшей неделе в Nature была опубликована работа, рассказывающая о новом ингибиторе активного центра протеин-тирозинфосфатаз AC484, первого в своем классе биодоступного при пероральном приеме. В испытаниях in vitro и на животных моделях AC484 способствует активации популяций иммунных клеток и генерирует мощный противоопухолевый иммунитет. В настоящее время ингибитор проходит оценку у пациентов с солидными опухолями. — The PTPN2/PTPN1 inhibitor ABBV-CLS-484 unleashes potent anti-tumour immunity, «Биомолекула»: «Как развивалась иммунотерапия рака?», «Рак и его команда. Борьба во имя иммунотерапии».

Экология

Внимание, амфибии!

Неутешительные результаты второй Всемирной оценки популяций амфибий представлены в новом выпуске Nature. Исследователи изучили состояние более 8 тысяч видов амфибий, находящихся в Красной книге. Оказывается, этот класс позвоночных находится в наибольшей опасности, и ситуация только ухудшилась с 2004 года, когда была проведена первая Всемирная оценка популяций амфибий. Основные причины такого ухудшения — изменение климата и, как следствие, потеря животными среды обитания. — Ongoing declines for the world’s amphibians in the face of emerging threats.

Эволюция

Палеонтологическая летопись озера Виктория

Адаптивной радиацией называют возникновение разных групп организмов от общего предка в процессе эволюции. Этот процесс включает в себя настолько большое количество факторов, что оценить их роль — трудная задача, особенно при скромном количестве палеонтологических данных. Исследователям удалось изучить и представить палеонтологическую летопись цихлид в озере Виктория и реконструировать процесс формирования рыбного сообщества в этом водоеме. Они также показали, что все основные таксоны в озере появились одновременно, как только начало формироваться современное озеро. — A continuous fish fossil record reveals key insights into adaptive radiation.

Как эволюционировал полет насекомых

Для насекомых характерны два способа полета. У некоторых из них летательные мышцы активируются синхронно с каждым взмахом крыльев. Однако для других характерен «асинхронный» полет, когда сокращение летательных мышц происходит чаще, чем активация нервной системы, что позволяет некоторым насекомым взмахивать крыльями более 800 раз в секунду. Предполагалось, что «асинхронный» полет возник в процессе эволюции независимо несколько раз у различных групп насекомых. Однако новое исследование, опубликованное в Nature, опровергает это предположение и доказывает, что такой полет произошел от одного общего предка. Эволюция «включала» и «выключала» этот механизм несколько раз, что было показано с помощью биофизических моделей и роботизированных платформ. — Bridging two insect flight modes in evolution, physiology and robophysics.

Так когда же открыли Америку?

Традиционно считается, что человек прибыл в Северную Америку около 16–13 тыс. лет назад. Однако доказательства, собранные в последние годы, говорят о том, что это произошло гораздо раньше. В 2021 году окаменелые следы из национального парка Уайт-Сэндс в Нью-Мексико были датированы периодом от 20 000 до 23 000 лет назад. Исследователи, более подробно изучив окаменелые следы из Уайт-Сэндс, подтвердили эти данные, что позволяет доказать обитание человека далеко к югу от ледниковых щитов во время последнего ледникового максимума. — Independent age estimates resolve the controversy of ancient human footprints at White Sands.

«Теория сборки» собрала вместе биологию и физику

Разнообразие и сложность существующих видов и эволюционного процесса заставляет исследователей искать новый подход к пониманию эволюции. Так, международная команда исследователей, опубликовавшая статью в Nature, разработала новую теоретическую модель, объединяющую инертную и живую материю. Ни биология, ни физика не описывают процесс создания новых фенотипов. Теория сборки предлагает решение этой проблемы, описывая, как возникновение и отбор новизны действует в процессах, направленных в будущее. В отличие от физики, она рассматривает объект не как отдельную частицу, а как сущность, определяемую историей своего формирования. — Assembly theory explains and quantifies selection and evolution.

Молекулярка

Тайна появления хлорофилла С

Из всех видов хлорофилла водоросли используют именно хлорофилл С в качестве вспомогательного пигмента. Одновременно с этим, физиологическое значение и биосинтетическое происхождение данного типа хлорофилла наименее изучены. Исследователи, опубликовавшие свою работу в Science, сделали важное открытие, подтвердив участие диоксигеназы в биосинтезе хлорофилла С. Более того, у водорослей с мутацией в гене, кодирующем диоксигеназу, нарушены уровень пигмента и фотосинтетическая активность. — A chlorophyll c synthase widely co-opted by phytoplankton.

(Не)самурайская киназа

В инфицированных тканях млекопитающих клетки начинают вырабатывать воспалительный цитокин интерферон-γ (IFN-γ), что позволяет стимулировать врожденный и адаптивный иммунитет. Интерферон запускает экспрессию сотни генов, в том числе киназы PIM1 и ГТФазы GBP1. Исследователи обнаружили защитный механизм, посредством которого PIM1 фосфорилирует GBP1 и «запрещает» ГТФазе разрушать аппарат Гольджи и вызывать гибель клеток. Когда патоген начинает мешать передаче сигналов IFN-γ, PIM1 разрушается, что позволяет GBP1 контролировать рост патогена. — PIM1 controls GBP1 activity to limit self-damage and to guard against pathogen infection.