vikiderk@gmail.com 0,0

За последние несколько лет систему CRISPR/Cas9, казалось, попробовали применить во всех направлениях генной инженерии. С помощью этого мощнейшего инструмента редактировали геномы хозяйственно важных животных и растений, вредителей, переносчиков инфекций, модифицировали метаболические пути промышленно важных микроорганизмов. Разумеется, самые активные разработки ведутся в области применения CRISPR/Cas9 в медицине. Однако этот инструмент имеет не только прикладное значение, но и может пригодиться ученым, занимающимся фундаментальной наукой. В начале августа 2018 года Science опубликовал статью, авторы которой использовали CRISPR/Cas9 для отслеживания судьбы отдельных клеток в ходе развития организма мыши. О деталях этой замечательной работы мы сегодня и поговорим.

Гигантские клетки трофобласта — один из типов клеток плаценты грызунов. Цитологически они в высшей степени необычны: это крупные многоядерные клетки, причем их ядра полиплоидны вследствие эндоредупликаций. В апреле 2018 г. журнал Nature Scientific Reports опубликовал работу, авторы которой утверждают, что хроматин этих необычных клеток отличается крайне рыхлой структурой. К тому же в их хроматине классические гистоны почти полностью заменены вариантными формами.

Результаты недавних исследований ставят под вопрос применимость наиболее распространенных систем CRISPR/Cas9 для редактирования генома. Удар пришел, откуда его не ждали, а именно, со стороны иммунитета. Выяснилось, что у многих людей имеются антитела к ключевому компоненту системы — белку Cas9.

Как известно, митохондрии представляют собой эндосимбиотические бактерии, которые обосновались в эукариотических клетках и так прижились, что отдали бóльшую часть своих генов в ядерный геном клетки-хозяина. Но при этом митохондрии оставили за собой право регулировать экспрессию этих генов, ведь без подобного контроля она не была бы согласована с жизнедеятельностью самих митохондрий. И конечно, митохондрии научились сообщать ядру, что у них что-то пошло не так. Для этого они используют особые белки ретроградного транспорта, которые при определенных условиях перемещаются из митохондрий в ядро. Такие белки обнаружили у дрожжей Saccharomyces cerevisiae и нематод Caenorhabditis elegans, а вот у млекопитающих найти их аналоги долгое время не удавалось. И вот наконец появился подходящий кандидат — транскрипционный кофактор GPS2: он перемещается из митохондрий в ядро в ответ на деполяризацию митохондриальной мембраны, которая обычно свидетельствует о крайне напряженной обстановке в этих органеллах. Каким же образом GPS2 может обеспечивать молекулярный диалог митохондрий и ядра в клетках млекопитающих?

Мальчик или девочка? Ответ может зависеть от многих факторов — генетических или внешней среды. Например, у большинства рептилий пол зависит от температуры инкубации яиц. Такой способ определения пола называется температурозависимым. Появившиеся в новостях сообщения о том, что из-за глобального потепления почти вся популяция зеленых морских черепах Большого Барьерного рифа состоит из самок, заставили нас вспомнить молекулярные основы температурозависимого определения пола и объяснить, почему резкие изменения климата угрожают и другим видам рептилий.

В онкологии наступает эра иммунотерапии. У иммунной системы есть мощный потенциал для борьбы со злокачественными опухолями, и науке становится известно все больше способов его реализовать. Однако в противостоянии между иммунитетом и раком есть еще один игрок, с которым приходится считаться, — кишечная микрофлора. В то время как одни микроорганизмы «партизанят» против иммунопрепаратов, другие могут стать ценным источником новых терапевтических подходов.

В предпраздничной суете «Биомолекула» не может просто так взять и не подвести научные итоги уходящего года. В 2017-м завершил свою миссию легендарный зонд «Кассини», бушевали страсти вокруг глобального потепления и политических решений президента США, вздымались гравитационные волны... а также волна обвинений в домогательствах, которой, увы, не удалось избежать и ряду крупных университетов. Однако, разумеется, нас прежде всего интересуют биология и медицина — чем они впечатлили мир в этом году? С целью выделить самое важное, обратимся к экспертам крупнейших научных изданий — Nаture и Science, — а ради полноты картины учтем мнение мировой читательской публики, запечатленное в рейтинге «Альтметрики».