Дайджест вышел при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках инициативы «Десятилетие науки и технологий».

---

Министерство образования России активно содействует популяризации науки, поддерживает молодых исследователей и формирует передовую инфраструктуру для отечественных институтов и университетов.

---

«Десятилетие науки и технологий» — это масштабная государственная инициатива в России, проводимая с 2022 по 2031 год. Проект включает в себя комплекс инициатив, проектов и мероприятий. Все они направлены на усиление роли науки и технологий в решении важнейших задач развития общества и страны.

Генетика и эволюция

Бутылочное горлышко за бутылочным горлышком: как заселялась Полинезия

Местность Восточной Полинезии — от Таити до Гавайев и острова Пасхи — люди освоили одной из последних на планете, и каждый новый архипелаг заселяла совсем небольшая команда мореплавателей. Генетики под руководством Александра Иоаннидиса из Калифорнийского университета в Санта-Круз прочитали полные геномы жителей разных островов и выяснили, к чему это привело. Когда новую популяцию основывает небольшая группа, ее генофонд оказывается лишь случайной выборкой из исходного; это называют «эффектом основателя». У полинезийцев, переселявшихся раз за разом, этот эффект накопился и оказался на порядок сильнее, чем у финнов или амишей, двух хрестоматийных примеров из Европы. Сильнее всех «сжались» генофонды Гавайев и Рапа-Нуи. Эти острова разделяют тысячи километров океана, но генетически они ближайшие родственники: по-видимому, их заселили одни и те же мореходы, чьи корни ведут на Мангареву. У этой истории есть и медицинская сторона. Череда переселений сделала частыми варианты, которых почти нет в остальном мире: например, мутация, выключающая ген репарации ДНК FAN1, встречается в Восточной Полинезии с частотой больше 1%, а в базе gnomAD, где собраны геномы сотен тысяч людей, ее нет вовсе. Для финнов и амишей знание о «своих» вариантах уже превратилось в генетические тесты, теперь очередь за полинезийцами. — Message in a bottleneck: Nested founder effects from French Polynesia to Rapa Nui and Hawaiʻi, «Биомолекула»: «Машина времени: как палеогеномика меняет историю».

Кишечные микробы вышли из Африки вместе с нами

Многие кишечные бактерии, привычные для жителей деревень, почти исчезли из микробиома горожан. Но как давно эти микробы живут с человеком? Команда Джастина Зонненбурга и Бенджамина Гуда из Стэнфордского университета подробно секвенировала кишечный метагеном циманэ, земледельцев и охотников из боливийской Амазонии, и сравнила его с микробиомом танзанийских охотников-собирателей хадза. Предки этих народов разошлись десятки тысяч лет назад, и все же у них нашлось больше тысячи общих видов бактерий (рис. 1), причем большинство из них редки или вовсе отсутствуют у жителей индустриальных стран. Популяционно-генетический анализ показал, что история этих микробов повторяет историю людей: по оценкам авторов, бактериальные линии расходились примерно тогда же, когда наши предки выходили из Африки и заселяли Америку. Значит, немалая часть кишечного «населения» путешествовала по миру вместе с людьми и продержалась тысячелетия. А теперь она исчезает, и чем это грозит здоровью, пока неясно. — Prehistoric global migration of vanishing gut microbes with humans, «Биомолекула»: «Две крепости одного организма: вагинальная и кишечная микробиота».

Старение

Чем 194-летний Джонатан отличается от других черепах

Гигантская черепаха Джонатан живет на острове Святой Елены и считается старейшим из ныне живущих сухопутных животных: ему около 194 лет. Исследователи из Фонда Каллела и Университета Вандербильта вместе со Стивом Хорватом и другими коллегами прочитали его геном и метилом, чтобы понять, что стоит за таким долголетием. По сравнению с другими гигантскими черепахами, у Джонатана нашлись собственные варианты генов почти во всех путях, связанных со старением. Еще интереснее оказался метилом, который сравнили с метиломами альдабрских черепах от пятилетнего подростка до взрослых особей. С возрастом метки на ДНК обычно расставляются все менее упорядоченно, и эту «размытость» можно измерить как энтропию метилирования. У Джонатана метилом в целом сильно изменился, но в промоторах генов дыхательной цепи митохондрий и обработки РНК порядок сохранился. Авторы предполагают, что долгожителям особенно важно, чтобы эти гены работали точно: тогда клетка эффективно получает энергию, перерабатывает РНК и чинит ДНК. Правда, выводы сделаны на единственной черепахе-рекордсмене, так что пока это гипотеза. — Epigenetic insights into extreme longevity in the world’s oldest terrestrial animal, Jonathan, «Биомолекула»: «Синтез белка, коварные вирусы и транскриптомные часы старения — как выжить в такой науке».

Крупные собаки стареют быстрее, и это видно по ДНК

Обычно, чем крупнее животное, тем дольше оно живет: слон переживет мышь. Но внутри одного вида это правило часто работает наоборот, и собаки — самый наглядный пример: дог стареет намного раньше чихуахуа. Ноа Снайдер-Маклер из Университета штата Аризона и его коллеги по проекту Dog Aging Project изучили 1640 метиломов 894 собак и построили для них эпигенетические часы — это модель, которая оценивает биологический возраст по уровню метилирования ДНК. Часы предсказывали риск смерти и показали, что быстрее всего собаки «стареют» в молодости. Главный результат: крупные собаки и кобели, которые в среднем живут меньше, стареют быстрее и на молекулярном уровне. Но устроено это по-разному. У кобелей возрастные изменения метилирования сосредоточены на X-хромосоме, а эффект размера тела ярче всего проявляется на транспозонах, мобильных генетических элементах. Авторы предполагают, что именно транспозоны могут связывать размер собаки с продолжительностью ее жизни. — Epigenetic aging and transposon dysregulation reflect size-related lifespan compression in dogs, «Биомолекула»: «Эпигенетические часы: сколько лет вашему метилому?»

Медицина

Регуляторные Т-клетки готовят почву для рака легкого

Рак легкого чаще всего находят поздно, когда вылечить его уже трудно, поэтому онкологи все больше думают о том, как «перехватить» болезнь на предраковой стадии. Сэм Джейнс, Джеймс Рединг и их коллеги из Университетского колледжа Лондона проследили, как меняются Т-клетки у пациентов с предраковыми поражениями бронхов, за которыми врачи наблюдали с помощью бронхоскопии и КТ. В очагах высокой степени накапливались эффекторные регуляторные Т-клетки (T_reg) с транскрипционным фактором BATF, которые гасят противоопухолевый иммунный ответ. Клоны тех же клеток циркулировали в крови, и их становилось тем больше, чем дальше заходил процесс, то есть за развитием опухоли потенциально можно следить по анализу крови. Похожая сеть T_reg возникала и у мышей с химически вызванным раком легкого. Когда исследователи подавляли фермент PI3Kδ, регуляторных клеток в легких и крови становилось меньше, а опухоли появлялись реже и вырастали меньше. До этапа клинических исследований еще далеко, но работа показывает, куда можно целиться. — A preinvasive regulatory T cell axis for lung cancer interception, «Биомолекула»: «Тайны периферической иммунной регуляции — за что вручили Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2025».

Одна тРНК не дает раку простаты сменить «профессию»

Большинство опухолей простаты зависят от андрогенов, и на этом построена гормональная терапия. Но часть опухолей ускользает: клетки меняют идентичность и превращаются в нейроэндокринный рак, на который такие препараты уже не действуют. Исследователи из Онкологического центра Фреда Хатчинсона и Чикагского университета искали, что управляет этой пластичностью, и нашли ответ среди транспортных РНК. Одна конкретная тРНК, переносящая аргинин, tRNA1Arg(UCU), поддерживает трансляцию белков хроматин-ремоделирующего комплекса SWI/SNF, которые помогают клетке «помнить», кем она была. Экспрессию ее гена напрямую регулируют ДНК-связывающие белки TARDBP и ZSCAN29. У пациентов с нейроэндокринным раком простаты уровень этой тРНК снижен, а ее потеря связана с быстрым метастазированием и плохим прогнозом. Самое интересное для практики: если «подкрутить» количество tRNA1Arg(UCU), опухолевые клетки снова становятся чувствительны к препаратам против андрогенового рецептора. — tRNA dosage regulates lineage dependency and resistance in prostate cancer, «Биомолекула»: «Короче говоря: сокращение генетического кода бактерии»».

Где сбивается развитие сердца при синдроме Дауна

Сара Тейхман из Кембриджского университета и ее коллеги объединили одноклеточную и пространственную мультиомику и составили подробный атлас развивающегося сердца человека. В нем описана 21 тканевая «ниша», то есть микроокружение, в котором вместе работают клетки разных типов; для поиска таких ниш в новых данных авторы создали инструмент TissueTypist. Атлас позволил рассмотреть синоатриальный узел, естественный водитель ритма сердца: в нем нашлось три подтипа пейсмекерных клеток, выстроенных вдоль одной оси (рис. 2). Затем атлас применили к сердцам с трисомией 21. Около половины детей с синдромом Дауна рождаются с пороками сердца, и теперь видно, что проблемы начинаются рано: в таких сердцах меньше компактных кардиомиоцитов, из которых строится плотная стенка желудочков, а клетки чаще гибнут путем апоптоза. Результат подтвердили на кардиомиоцитах, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток с лишней хромосомой и без нее. — Dynamics of human cardiogenesis and its disruption in trisomy 21, «Биомолекула»: «Как вылечить сердце? Достижения современной науки».

Альвеолярные клетки приходят на помощь бронхам

Легкие состоят из двух отделов: дыхательных путей и альвеол, где идет газообмен. Давно известно, что стволовые клетки дыхательных путей при повреждении могут восстанавливать альвеолы, а вот работает ли это в обратную сторону, было неясно. Группа Биня Чжоу из Шанхайского института биохимии и клеточной биологии с помощью двойного генетического мечения клеток у мышей показала: альвеолярные клетки II типа (AT2) «перебираются» в поврежденные бронхиолы и превращаются там в клубовидные и реснитчатые клетки. Дорогу им указывает белок SPP1, который выделяют пришедшие в очаг иммунные клетки, а улавливают его AT2 с помощью интегрина ITGB1. На месте реснитчатые клетки включают в пришельцах сигнальный путь Notch, и те становятся клубовидными клетками. Если заблокировать SPP1 или ITGB1, клетки не мигрируют, если подавить Notch, не превращаются. Такая «взаимовыручка» отделов легкого может подсказать новые подходы к лечению повреждений дыхательных путей. — Alveolar stem cells transdifferentiate to drive bronchiolar regeneration, «Биомолекула»: «Не можешь излечить — восстанови! Как появилась регенеративная медицина и какие у нее возможности сегодня».

Молекулярная биология и биохимия

Пузырьки из аппарата Гольджи помогают митохондриям сливаться

Митохондрии постоянно делятся и сливаются друг с другом, и так клетка поддерживает их в рабочем состоянии. О делении известно немало: в нем участвуют эндоплазматический ретикулум (ЭПР), лизосомы и пузырьки из аппарата Гольджи. А вот то, как соседние органеллы помогают слиянию, оставалось загадкой. Исследователи из Токийского университета и Отдела митохондриальной биологии MRC в Кембридже под руководством Жюльена Прюдана выяснили, что к местам будущего слияния, отмеченным ЭПР и белками-митофузинами, подходят пузырьки из Гольджи, богатые фосфолипидом PI(3,4)P2. Этот липид синтезируют киназы PI3K-C2α и PI3K-C2β. Без них митохондрии плохо сливаются и распадаются на фрагменты, а у мышей, у которых обе киназы выключили в клетках сердечной мышцы, развивалась сердечная недостаточность. Получается, что разные «почтовые» пузырьки Гольджи с разными фосфоинозитидами на борту управляют перестройкой митохондриальных мембран. — Golgi-derived vesicles containing PI(3,4)P2 drive mitochondrial fusion, «Биомолекула»: «Из липидов — в дирижеры клеточных реакций, или Как общаются клетки».

Как сплайсосома заканчивает работу

Вырезав интрон из пре-мРНК, сплайсосома не распадается сама: она так и остается «сидеть» на вырезанном интроне. Чтобы ее компоненты можно было использовать снова, а интрон разрушить, этот комплекс нужно разобрать. Клеменс Плашка и его коллеги из Института молекулярной патологии в Вене с помощью криоэлектронной микроскопии описали, как это происходит. Сначала РНК-хеликазы DHX15 и Aquarius расплетают активный центр сплайсосомы и вытягивают наружу точку ветвления интрона-лариата. Ее расщепляет фермент DBR1, прикрепленный прямо к сплайсосоме, и так возникает ранее неизвестное состояние со «развязанным» интроном. Затем подключается хеликаза DHX35 со своими кофакторами: она выталкивает интрон и окончательно разбирает комплекс. Похожая машинерия с участием белка LENG1 отвечает за контроль качества и разбирает сплайсосомы, застрявшие на дефектных интронах. Таким образом, обычное завершение сплайсинга и «аварийная остановка» оказались родственными процессами. — Mechanism of spliceosome termination, «Биомолекула»: «Власть колец: всемогущие кольцевые РНК»».

Люпин без горечи

Люпин считается перспективным культурным растением за счет высокого содержания белка, но его семена накапливают горькие и ядовитые хинолизидиновые алкалоиды. Чтобы избавиться от них с помощью современных методов селекции, нужно знать, как эти вещества синтезируются, а этого до сих пор толком не знали. Ботаники из Копенгагенского университета восстановили весь путь синтеза у узколистного люпина, и в нем оказалось 15 ферментативных стадий. Любопытно, что важную роль в нем играют белки, похожие на основной белок латекса: они ускоряют реакции, которые в принципе могут идти и сами по себе, а еще один белок отвечает за правильную пространственную конфигурацию продукта. Зная гены пути, исследователи получили новую малоалкалоидную линию узколистного люпина и нашли мутацию, из-за которой «сладкой» стала одна из уже существующих линий белого люпина. Это открывает дорогу к быстрому одомашниванию диких люпинов и других бобовых, содержащих такие алкалоиды. — The genetic basis for the production of toxic quinolizidine alkaloids in lupins, «Биомолекула»: «Мультиомики в сельском хозяйстве: когда ДНК встречается с трактором».

Изюминка выпуска

Деревянная утварь неандертальцев

Дерево наверняка играло огромную роль в жизни древних людей, но археологам в качестве предмета исследований оно почти не достается: органика сохраняется редко. Навес Абрик-Романи под Барселоной стал счастливым исключением среди других мест раскопок. Деревянные предметы здесь оставили отпечатки в травертине, известковом туфе, который нарастал вокруг них, а часть дерева сохранилась обугленной. Исследовательница Пальмира Саладье и ее коллеги из Каталонского института палеоэкологии человека и социальной эволюции описали 597 таких отпечатков и остатков из слоев возрастом примерно от 62 до 40 тысяч лет. Среди находок есть копья, заостренные палки, элементы конструкций и бытовые предметы вроде подносов и треног. Отдельно стоит предмет, похожий на дубинку: прямых аналогов ему в доисторических материалах авторы не нашли. Коллекция показывает, насколько разнообразно неандертальцы работали с деревом и как много их технологий мы просто не видим. — Neanderthal woodworking at Abric Romaní: Insights into the role of wood in a Middle Palaeolithic domestic context, «Биомолекула»: «Крестный отец палеогеномики — лауреат Нобелевской премии по физиологии/медицине (2022)».

Что на самом деле разглядела Розалинд Франклин

По версии, которую Джеймс Уотсон изложил в «Двойной спирали», Франклин получила знаменитую «Фотографию 51», рентгенограмму ДНК, но не поняла, что на ней спираль, а понял это Уотсон, когда снимок показали ему без ведома Франклин. Историк Алистер Спонсел из Института истории науки в Филадельфии и кристаллограф Брайан Саттон из Королевского колледжа Лондона изучили недавно поступивший в институт архив Франклин и ее аспиранта Рэймонда Гослинга и предложили другое прочтение. «Фотография 51» оказалась повторной съемкой того же образца, который Франклин уже сняла на «Фотографии 49». Разбору этого более раннего снимка в ее лабораторных журналах отведено больше места, чем любой предыдущей рентгенограмме ДНК, и в этих записях она отмечает признаки спиральной структуры. Снимок 49 не годился для публикации, поэтому Франклин перенастроила камеру и сделала улучшенный вариант, тот самый 51-й. Скупые записи о «Фотографии 51» говорят, таким образом, не о том, что Франклин чего-то не заметила, а о том, что главное она записала раньше. История о том, как ее данные попали к Уотсону и Крику, от этого не меняется, но меняется представление о том, насколько хорошо Франклин понимала собственные результаты. — Photograph 49 is the Key to Understanding the History of Rosalind Franklin’s DNA Photograph 51, «Биомолекула»: «Азбука живого».