Nature #561 (7722) + онлайны: мыши в виртуальной реальности, новый класс антибиотиков для борьбы с грамотрицательными бактериями и зависимость параметров антител от штамма ВИЧ

• Микробиология. На базе ариломицинов — природных антибиотиков со слабым эффектом и ограниченным набором бактерий-мишеней — ученым удалось создать новый класс антибиотиков, сильно действующих на многие грамотрицательные бактерии. Новые антибиотики подавляют активность бактериальной сигнальной пептидазы типа I. — Optimized arylomycins are a new class of Gram-negative antibiotics.
• Нейробиология. Некоторые животные способны осязать объекты за пределами своего тела — например, паук может чувствовать движения насекомых, которые попали в его паутину. Новая работа показала, что инструменты, которые использует человек, работают по тому же принципу и воспринимаются нервной системой как расширения соматосенсорных поверхностей тела. Эксперименты, на которых основаны выводы, были устроены так: испытуемым давали некие специально созданные для эксперимента орудия, с которыми они раньше не работали (это были просто деревянные палки разной длины, иногда с гибкими частями). Испытуемые держали орудие в руке, но не видели его. До этих орудий дотрагивались деревянными брусками, и испытуемым нужно было указать на виртуальной модели орудия, в какой точке произошло прикосновение. — GAPDH inhibits intracellular pathways during starvation for cellular energy homeostasis. биомолекула: Нобелевская премия по медицине и физиологии 2016: за самоедство.
• Нейробиология. Интересные эксперименты на мышах, путешествующих в виртуальной реальности, показали, что сигналы первичной зрительной коры и области CA1 гиппокампа согласованы и отражают представления животного о его положении в пространстве. Представления мышей о положении в пространстве можно было оценить благодаря тому, что животных натренировали идти по виртуальным коридорам в специальную область награды, в которой они получали воду. Если мышь думала, что пришла в такую зону, она пыталась лизать кормушку, чтобы попить. Но виртуальные коридоры были организованы хитрым образом, и иногда мыши ошибались, считая, что пришли в зону награды. Это позволило определить сигналы субъективных представлений мыши о том, где она находится. — Coherent encoding of subjective spatial position in visual cortex and hippocampus. биомолекула: GPS в нашем мозге: Нобелевская премия по физиологии и медицине 2014.
• Молекулярка. Масштабная работа по исследованию объемных изображений делящихся клеток, а также данных о концентрациях белков в объеме клеток позволила получить беспрецедентно точный атлас белков митоза. — Experimental and computational framework for a dynamic protein atlas of human cell division.
• Вирусология. Изредка в ответ на инфекцию ВИЧ-1 развиваются антитела широкого спектра — то есть, способные связывать разные штаммы вируса. Эти антитела очень полезны, поскольку помогают бороться с вирусом даже если он мутирует. Авторы нового исследования попытались выяснить, насколько способность образовать антитела широкого спектра зависит от свойств штамма, который заразил человека. Для этого ученые анализировали 53 параметра антител, взятых у 300 пар ВИЧ-инфицированных, у которых обнаружили сходные штаммы вирусов и между которыми с высокой вероятностью вирус передался напрямую. Оказалось, что связь между штаммом вируса и типом ответа значимая — например, у одной пары испытуемых развились сходные иммунные ответы на их штамм вируса, и у обоих возникли антитела широкого спектра. — Tracing HIV-1 strains that imprint broadly neutralizing antibody responses.
• Структурка. CGRP — нейропептид, участвующий в передаче сенсорных сигналов. Его рецептор — это димер G-белоксопряженного репептора и трансмембранного белка, модифицирующего активность рецептора. Структурка этого рецептора в комплексе с лигандом и G_s-белком представлена в новой работе. — Cryo-EM structure of the active, G_s-protein complexed, human CGRP receptor.
• Рак, генетика. Острый лейкоз со смешанным фенотипом (MPAL) проявляет миелоидные и лимфоидные признаки. В новой работе удалось выделить два генетически различных подтипа MPAL, а также показать, что вызывающие этот тип онкологии мутации возникают у ранних гематопоэтических предшественников. — The genetic basis and cell of origin of mixed phenotype acute leukaemia.
• Нейробиология. Для нормальной жизни животного ему важно не реагировать на неинформативные стимулы — например, на звук собственных движений. В новой работе у мышей описали контур, ответственный за подавление реакции на такие звуки. В этой работе опять использовали виртуальную реальность, в которой движения животного сопровождались ранее незнакомым для него звуком. Ученые пронаблюдали, как привыкание к этим звукам отражается на активности мозга мышей. — A cortical filter that learns to suppress the acoustic consequences of movement.
• Биоинженерия. Американские исследователи научились проектировать β-бочонки заданных размеров и с определенной формой внутренней полости. Такие белки можно использовать, например, чтобы активировать флуорофор DFHBI. — De novo design of a fluorescence-activating β-barrel.
• Микробиология. У патогенных бактерий Listeria monocytogenes описали новый механизм транспорта электронов из цитоплазмы наружу клетки. L. monocytogenes используют специальную NADH-дегидрогеназу, чтобы отделить этот путь транспорта электронов от аэробного дыхания. Другие гены кластера, обеспечивающего выделение электронов наружу, кодируют внеклеточные флавопротеины. Внеклеточный транспорт электронов помогает бактериям расти на неферментируемых источниках углерода. Ортологичные гены, помогающие переносить электроны наружу клетки, нашли также у сотен представителей типа Firmicutes. — A flavin-based extracellular electron transfer mechanism in diverse Gram-positive bacteria.
• Рак, генетика. В новой работе американские исследователи протестировали 96% возможных однонуклеотидных вариантов в 13 экзонах гена BRCA1, кодирующих функционально важные домены этого белка. Авторы нашли множество мутаций, нарушающих функции BRCA1 как опухолевого репрессора, а также экспрессию его гена. — Accurate classification of BRCA1 variants with saturation genome editing.
• Нейробиология. Новое исследование китайских и американских ученых показало, что нейроны спинного мозга не просто передают сенсорную информацию о прикосновениях и болевых ощущениях в мозг, но и активно влияют на обработку этих сигналов. В том числе, нейроны спинного мозга участвовали в создании аллодинии — боли от ощущений, которые в норме боли не вызывают. — Touch and tactile neuropathic pain sensitivity are set by corticospinal projections.
• Биоинженерия. Международный коллектив ученых разработал метод детекции модификаций CRISPR, случившихся в незапланированных местах, и показал, что гидовые РНК можно разработать таким образом, что незапланированные модификации не происходят вообще. Эксперименты провели на печени мышей in vivo. — In vivo CRISPR editing with no detectable genome-wide off-target mutations.
• Рак, клеточная биология. Онкологические заболевания печени включают гепатоцеллюлярную карциному (HCC) и интрагепатическую холангиокарциному (ICC). Эти два вида рака существенно различаются метастатическим потенциалом и ответами на терапию. Новая работа показала, что HCC и ICC могут развиваться из клеток с одними и теми же драйверами онкогенности, но HCC развивается, если клетка окружена апоптотическими гепатоцитами, а ICC — если гепатоциты вокруг клетки входят в некроптоз. — Necroptosis microenvironment directs lineage commitment in liver cancer.

Science #361 (6407) + онлайны: псевдо-нервная система растений, рибонуклеотиды для репарации ДНК и замещение РНК белками в рибосомах трипаносом

• Физиология растений. Растения — не самые быстрые и подвижные существа. Тем не менее, и для них может быть полезна быстрая реакция на повреждения — например, чтобы выделять вещества, отпугивающие травоядных, или чтобы быстрее начать процесс регенерации. Исследователи из Японии и США обнаружили у Arabidopsis thaliana систему быстрой передачи сигнала на большие расстояния, которая помогает растению реагировать на поедание листьев гусеницами и другие механические повреждения. Интересно, что эта система использует глутамат, ионные каналы, сходные с рецептором глутамата, а также ионы кальция. Для глутамата ранее была продемонстрирована роль в развитии растений, а теперь выяснилось, что он участвует и в работе системы, удивительно похожей на нервную. — Nervous system-like signaling in plant defense, Glutamate triggers long-distance, calcium-based plant defense signaling.
• Молекулярка. Иногда при репликации ДНК в нее по ошибке включаются рибонуклеотиды. ДНК из-за этого становится хрупкой, поэтому для удаления рибонуклеотидов из ДНК даже есть специальный фермент — рибонуклеаза H2. Забавно, но клетки млекопитающих научились использовать рибонуклеотиды в ДНК для репарации двухцепочечных разрывов — оказывается, рибонуклеотиды могут добавляться в такие разрывы специально, чтобы повысить эффективность репарации. — A pinch of RNA spices up DNA repair, Ribonucleotide incorporation enables repair of chromosome breaks by nonhomologous end joining.
• Биоинженерия. Большие количества оксианионов в среде могут быть вредны — например, перхлорат нарушает функцию щитовидной железы человека, а нитраты вызывают эвтрофикацию озер. Поэтому американские исследователи разработали фермент, помогающий восстанавливать оксианионы — в частности, сульфит. За основу они взяли цитохром C пероксидазу, у которой сделали полость для дополнительного кофактора — железо-серного кластера. — Revving up an artificial metalloenzyme, A designed heme-[4Fe-4S] metalloenzyme catalyzes sulfite reduction like the native enzyme.
• Иммунология. Наивные CD4⁺ T-клетки могут дифференцироваться в фолликулярные T-хелперы, чтобы участвовать в формировании B-клеточной памяти, а могут пойти по другому пути, помогая работе иммунной системы в местах столкновения с патогенами. Первыми становятся те наивные T-клетки, что вырабатывают интерлейкин-2, а вторыми — те, что не вырабатывают. А наработка интерлейкина-2, в свою очередь, зависит от того, насколько активно клетка получала сигналы через T-клеточные рецепторы. — Differential IL-2 expression defines developmental fates of follicular versus nonfollicular helper T cells.
• Нейробиология. В широком диапазоне концентраций действующего вещества животные воспринимают запах как один и тот же. Американские исследователи показали, на каком уровне происходит регуляция такого восприятия запахов — так, активность обонятельных луковиц у мышей все еще существенно зависит от концентрации одоранта, а вот активность грушевидной коры уже в широких диапазонах не зависит. — Recurrent cortical circuits implement concentration-invariant odor coding.
• Экология. Анализируя снимки со спутников за 2001-2015 годы, американские ученые определили, каков вклад различных факторов в исчезновение лесов. Вклады распределились примерно поровну между постоянным использованием земель для производства определенных товаров (например, пальмового масла), между переложным земледелием, когда землю используют недолгое время, пока она не истощится, между лесоводством, когда деревья выращивают для какого-то использования, а потом на их месте выращивают новые, и между лесными пожарами, после которых ничего хорошего на долгие годы не остается. — Classifying drivers of global forest loss.
• Экология. Используя радары и данные о состоянии атмосферы, двое исследователей научились с большой точностью предсказывать миграции птиц в Северной Америке. Предсказания можно делать на 7 дней вперед и для высот от 0 до 3000 метров. Такие предсказания могут быть полезны, чтобы минимизировать столкновения птиц со зданиями и транспортом. — A continental system for forecasting bird migration.
• Клеточная биология. Есть много механизмов, благодаря которым белки, синтезируемые в цитозоли, попадают в нужные органеллы. Исследователи из Германии, Израиля и Швейцарии описали еще один механизм — оказывается, для транспорта белка внутренней мембраны митохондрий Oxa1 он должен сначала оказаться в мембране ЭР, а затем отправиться в митохондрию с помощью особого шаперона ЭР. — An ER surface retrieval pathway safeguards the import of mitochondrial membrane proteins in yeast.
• Биоинженерия, методика. Ученые из Германии и Швейцарии представили белковый сенсор, светящийся с разной интенсивностью в зависимости от количества NADPH. Его можно использовать для измерения концентраций разных метаболитов, способных восстанавливать NADP — например, фенилаланина, глюкозы и глутамата. Для анализа достаточно всего пол-микролитра крови пациента, а их результаты не более, чем на 15% отличаются от результатов, полученных стандартными методами. — Semisynthetic sensor proteins enable metabolic assays at the point of care.
• Структурка. В новой работе представлены структурки необычных митохондриальных рибосом Trypanosoma brucei: в них используется минимальная по длине рРНК, а белков, наоборот, максимальное количество среди исследованных рибосом. Эти структуры показывают, как белки забирают на себя часть функций РНК — в частности, поддерживают форму рибосом, создавая для них наружную оболочку. Белки также стабилизируют и поддерживают правильную позицию функционально важных участков рРНК. — Evolutionary shift toward protein-based architecture in trypanosomal mitochondrial ribosomes.