На этой неделе в Nature и Science много описаний новых методов. В основном это методы слежения за динамикой биологических молекул в живых клетках. В список таких молекул входят РНК, НАД+ и белки. Кроме того, есть пара интересных работ по нейробиологии и дизайну белковых частиц, а также лекарств.

На основе разработки российских ученых из группы надмолекулярных белковых структур Института белка РАН (Пущино) был создан и протестирован ёмкий анодный материал, полученный с использованием биологических полимерных структур — жгутиков архей. Жгутики архей с измененной генно-инженерным путем поверхностью были использованы в качестве матрицы для нанесения на нее наноразмерных частиц оксида железа. Такой материал с добавлением углеродных нанотрубок оказался в четыре раза более ёмким по сравнению с серийно используемым графитом в качестве анода литий-ионных аккумуляторов.

Известная каждому биологу система CRISPR-Cas9, нашедшая широчайшее применение в области редактирования геномов, произошла от нуклеаз IscB, которые кодируют транспозоны группы IS200/IS605. Хотя этот факт был установлен довольно давно по меркам молекулярной биологии — в 2015 году — функции IscB так и остались неизученными. До недавнего времени было неизвестно даже, способны ли они разрезать ДНК-мишень при участии гидовой РНК подобно их потомкам — нуклеазам Cas9. Недавнее исследование американских ученых наконец позволило пролить свет не только на свойства IscB и других нуклеаз, кодируемых транспозонами, но и детально разобраться в их эволюции и происхождении Cas9.

Трудно указать конкретный момент появления оптогенетики. Петер Хегеманн предположил существование необычно быстрого светочувствительного канала, а его группа нашла гены соответствующих белков. Георг Нагель экспериментально показал, что эти белки действительно так и работают, и охарактеризовал быстрый катионный канал ChR2. Карл Дайссерот перенес ChR2 сначала в нейроны, а затем и в живой мозг, превратив это открытие в инструмент управления активностью нейронных популяций. Исследователи и раньше вмешивались в работу мозга с помощью электрической стимуляции, фармакологических воздействий и повреждения отдельных областей. Оптогенетика позволила делать это гораздо избирательнее и точнее во времени: изменять активность выбранных клеток в миллисекундном масштабе и наблюдать последствия для нервной системы и поведения, делая выводы о функции конкретных клеток и нейронных цепей. История метода сложилась из очень разных исследовательских траекторий. Дайссерот пришел к нему из психиатрии, Хегеманн около пятнадцати лет пытался понять, как одноклеточная водоросль реагирует на свет, а Нагель специализировался на мембранных белках и ионных токах. В итоге исследования, первоначально далекие от задачи управления мозгом, сошлись в этом удивительном методе современной нейронауки.

Недавние исследования продемонстрировали, что скорость и частота процессов генетической рекомбинации различается у разных индивидов.

Пролетела последняя неделя лета — и вместе с ней самые горячие новости из мира науки! В этом выпуске мы узнаем, чье прошлое хранят земли Эфиопии, как древние люди разрушали земли и где на самом деле остановились первые американцы. Также нам предстоит разобраться в том, влияет ли генетика на однополые отношения и почему британцы собираются прекратить финансирование научных институтов. И напоследок — итоги битвы между компьютером и человеком (на страницах Science). 

В первый день весны мы обсуждаем последние зимние научные события. Свежее на сайте Nature — игры, которые играют в игры, микробиомы, 6-метиладенин, новые успехи криоэлектронной микроскопии, неоднородные мутации в ДНК, остановка трансляции, тайные тропки эволюции, роль белка Notum, «под капотом» моторной коры, эволюция и общественная мораль, незавидная роль генов домашнего хозяйства. Science #347(6225): генетические инсектициды, секс и верность у комаров, вакцина от эболы, доисторическое фермерство в Великобритании, эволюция жгутиков воочию, митохондриальный потенциал и метаболические заболевания, а также ген ARHGAP11B и объем коры мозга.