Nature #537 (7619) + онлайны: древние тетраподы-подростки, индивидуализированная медицина и генетика гетерозиса

• Наука и общество. Спецвыпуск Nature рассказывает о том, как достижения науки помогают продвинуться к индивидуализированной медицине, учитывающей для подбора лечения как можно больше уникальных особенностей пациента. — Precision medicine, Medical histories, Technology: Read the instructions, Gene therapy: Industrial strength, Pharmacogenetics: The right drug for you, Perspective: The precision-oncology illusion, Diagnosis: A clear answer, Participation: Power to the patients, Q&A: Kathy Hudson, Privacy: The myth of anonymity.
• Рак, молекулярка. Рассказ о дизайне молекулы-антагониста для фактора HIF-2, стимулирующего развитие светлоклеточного рака почки. — Targeting Renal Cell Carcinoma with a HIF-2 antagonist, On-Target Efficacy of a HIF2α Antagonist in Preclinical Kidney Cancer Models.
• Структурка. В середине августа в Nature вышла статья, рассказывающая о структуре комплекса I дыхательной цепи митохондрий быка (Structure of mammalian respiratory complex I), а на этой неделе опубликована структура того же комплекса овцы с чуть лучшим разрешением. — Atomic structure of the entire mammalian mitochondrial complex I.
• Структурка. Опубликована структурка рецептора эндотелина человека. Эндотелин — пептид, участвующий в регуляции тонуса сосудов. Избыток этих молекул приводит к развитию легочной гипертонии. — Activation mechanism of endothelin ET_B receptor by endothelin-1.
• Молекулярка. Рассказ о новом подходе к дизайну антималярийных лекарств — исследователи создали набор потенциальных препаратов с трехмерной структурой, напоминающей природные средства от малярии, малопредставленной среди синтетических лекарств. Некоторые из новых потенциальных лекарств действуют через ранее неизвестные механизмы, например, ингибируют фенилаланин-тРНК-синтетазу. — Diversity-oriented synthesis yields novel multistage antimalarial inhibitors.
• Генетика. Гетерозис — улучшение свойств потомков двух непохожих и генетически далеких друг от друга родителей. Трудолюбивые китайские ученые проанализировали более 10000 линий риса, чтобы найти генетический базис этого явления. Общих генетических маркеров для всех случаев гетерозиса найти не удалось, но зато нашлось несколько разных локусов у растений женского пола, которые увеличивают вероятность того, что потомки станут лучше своих отцов. — Plant science: Hybrid vigour characterized, Genomic architecture of heterosis for yield traits in rice.
• Генетика. Проект «1000 геномов» добрался и до Arabidopsis thaliana, и теперь у нас есть более 1000 геномов этого популярного модельного организма. Еще в рамках проекта получены данные об экспрессии генов и о модификациях ДНК арабидопсиса. — Genomics: Geography matters for Arabidopsis.
• Палеонтология. Анализируя методом синхротронной микротомографии останки девонских тетрапод из отложения Acanthostega в Гренландии, ученые пришли к неожиданному выводу — все эти животные не были взрослыми. У ранних тетрапод — животных, которые первыми перешли к наземному образу жизни — было довольно долгое детство, и, как оказалось, многие из известных останков принадлежат незрелым особям. — Evolution: Teenage tetrapods, Life history of the stem tetrapod Acanthostega revealed by synchrotron microtomography.
• Генетика, нейробиология. Ген перестройщика хроматина CHD8 у пациентов с болезнями аутического спектра мутирован чаще, чем другие гены. У мышей с искуcственно внесенной мутацией в одну из копий CHD8 возникают симптомы, похожие на человеческие — повышенная тревожность, повторяющееся поведение и уменьшение социальных взаимодействий. Интересно, что на генетическом уровне мутация в CHD8 не ведет к резкому изменению экспрессии каких-то определенных генов, но зато глобально, хотя и слабо, влияет на экспрессию генов в мозге животного. — CHD8 haploinsufficiency results in autistic-like phenotypes in mice.
• Молекулярка. Дозовая компенсация — это механизм, благодаря которому у самок и самцов, обладающих разным числом X-хромосом, экспрессия их генов поддерживается одинаковой. У женщин, например, экспрессия генов одной из X-хромосом подавляется с помощью некодирующей РНК Xist. Американские ученые выяснили, что у молекулы Xist из человеческих клеток встречается не меньше 78 модификаций N⁶-аденозина. До сих пор не было известно, зачем РНК нужна такая модификация, но для функции Xist, как выяснили исследователи, она необходима. — m⁶A RNA methylation promotes XIST-mediated transcriptional repression. См. также: Загадочное путешествие некодирующей РНК Xist по X-хромосоме.
• Нейробиология. Известно, что эпизодическая память сохраняется лучше, если незадолго до или вскоре после запоминаемого события произошло что-то новое. Ученые нашли в голубом пятне (ядре ствола мозга) нейроны, особенно чувствительные к новому. Эти клетки экспрессировали тирозин-гидроксилазу и давали множество проекций на гиппокамп, непосредственно участвующий в консолидации памяти. Если искусственно активировать эти нейроны, можно искусственно вызвать тот же положительный эффект, что дают на формирование памяти новые впечатления. — Locus coeruleus and dopaminergic consolidation of everyday memory. См. также: Эмоции помогают запомнить и то, что их вызвало, и некоторые предшествовавшие детали.

Science #353 (6304) + онлайны: наглядная эволюция, ориентирование муравьев и хроники жизни клетки в ДНК

• Рак. Линии рака из разных тканей могут возникать в результате мутации одних и тех же генов. Тем не менее, тканевое происхождение опухоли не менее важно для понимания ее биологии, чем знание о генетических причинах развития рака. В новой статье говорится о различиях метаболизма у линий рака, появившихся в результате одних и тех же мутаций в клетках разных тканей. — Location, location, location, Tissue of origin dictates branched-chain amino acid metabolism in mutant Kras-driven cancers.
• Эволюция, микробиология. Ученые из США и Израиля создали систему для максимально наглядной демонстрации эволюции — гигантский слой агара с антибиотиком. Наблюдая за фронтом бактерий, которые осваивают эту среду, и анализируя геномы микробов в самом авангарде и позади фронта, можно и увидеть эволюцию своими глазами, и понять ее генетику. Интересно, что наиболее устойчивые мутанты, как показало исследование, не обязательно движутся на переднем крае фронта — по случайности они могут оказаться и позади, там, где у них не будет возможности по максимуму использовать свое преимущество. — Visualizing evolution as it happens, Spatiotemporal microbial evolution on antibiotic landscapes.
• Биоинженерия. Ученые из Массачусетского технологического института создали систему, которая позволяет записывать в ДНК изменения произвольных биологических процессов в клетках человека. Система представляет собой CRISPR, модифицированный таким образом, чтобы вносить мутации в гены, кодирующие ее собственные направляющие РНК. Чем активнее работает эта система, тем больше накапливается мутаций в ее генах. Связав экспрессию этой системы с активностью интересующего клеточного пути, можно судить о его интенсивности его работы по числу мутаций, накопившихся в генах направляющих РНК CRISPR. — Continuous genetic recording with self-targeting CRISPR-Cas in human cells.
• Молекулярка. Манипулируя ДНК-оригами с помощью оптических ловушек, немецкие ученые выяснили, как стекинг оснований зависит от сил, воздействующих молекулу. — Single-molecule dissection of stacking forces in DNA.
• Нейробиология. Рекуррентные — то есть, модулирующие собственную активность — нейроны области CA3 гиппокампа важны для запоминания связи между местом и определенной релевантной информацией. Одновременно записывая активности нескольких таких нейронов, ученые выяснили, как эти клетки связаны между собой. — Synaptic mechanisms of pattern completion in the hippocampal CA3 network.
• Нейробиология. Американским ученым удалось обнаружить целую сеть ранее неизвестных постсинаптических белков, создающих гиперполяризацию и ингибирующих возбуждение постсинаптического нейрона. — Identification of an elaborate complex mediating postsynaptic inhibition.
• Экология. Обзор механизмов, влияющих на чувствительность экосистемы к изменениям климата. Шесть из описанных механизмов, по мнению авторов, недопредставлены в современных моделях, предсказывающих влияние изменений климата на экологию. — Improving the forecast for biodiversity under climate change.
• Энтомология. Чтобы ориентироваться, муравьи использую сразу две системы навигации — во-первых, они оценивают пройденное расстояние по числу сделанных шагов, а во-вторых, по тому, насколько изменилась картинка перед глазами. Такая избыточность помогает муравьям в трудных жизненных ситуациях — например, если раненного муравья несут другие муравьи, он, хотя и не может считать шаги, но все же может оценить расстояние по визуальным стимулам. — Optic flow odometry operates independently of stride integration in carried ants.
• Клеточная биология. Способность клеток перемещаться по градиенту жесткости внеклеточного матрикса важна для эмбрионального развития и заживления ран. Ученые обнаружили, что даже если индивидуальные клетки не обладают этим свойством, их кластеры иногда могут его приобретать. Чтобы кластер клеток научился перемещаться по градиенту жесткости матрикса, клетки должны передавать друг другу сократительную силу, и для этого необходима работа миозиновых моторов. — Collective cell durotaxis emerges from long-range intercellular force transmission.
• Биоинженерия. Для заражения клеток вирусом Эболы определенный участок вирусного гликопротеида должен связаться с клеточным рецептором NPC1. Эти участки могли бы стать хорошими мишенями для антител, но, к сожалению, они экранированы другими частями белков и даже клеточными органеллами, которые вирус специально привлекает на поздних стадиях инфекции. И тем не менее, биоинженерам удалось помочь антителам к ключевым для заражения участкам вируса достичь мишени, соединив их с другими антителами, связывающими свободно доступные участки вирусного гликопротеида. — A «Trojan horse» bispecific antibody strategy for broad protection against ebolaviruses.
• Биоинженерия. Антитела широкого спектра действия эффективны в борьбе с вирусом иммунодефицита у приматов. Чтобы заставить организм пациента синтезировать антитела этого типа, нужно активировать особую малочисленную группу предшественников B-клеток. Ученым удалось получить иммуноген, который с хорошей эффективностью активирует именно эти клетки у мышей. — Priming HIV-1 broadly neutralizing antibody precursors in human Ig loci transgenic mice.