dsi@0370.ru 0,0

Каким был предок всех бактерий и почему теперь у них два типа клеточных оболочек? Для ответа на эти вопросы нужно взглянуть на историю возникновения различных гипотез и реконструировать геном общего предка всех бактерий.

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.

Биологи немного удивились тому, что Нобелевской премией по химии наконец-то наградили двух химиков, сделавших химическое открытие. Последние премии по этому направлению выдавались за открытия на грани химии и биологии, а иногда и за этой гранью. Нынешние лауреаты, Беньямин Лист и Дэвид Макмиллан, разработали способ катализировать превращения органических соединений проще, эффективнее и экологичнее, чем это делали до них. В 2000 г. Лист и Дэвид предложили использовать для этого маленькие органические молекулы, которые заменяли собой целые белки — ферменты. Идея оказалась очень удачной, и теперь ее уже используют на многих производствах. В голосовании на сайте Нобелевской премии 52% посетителей признались, что не знали о применении органокатализа в фармацевтической промышленности. Пришло время рассказать о том, как отмеченное Нобелевкой открытие меняет медицину и делает органическую химию более независимой от биологии.

Американские нейробиологи Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян стали лауреатами Нобелевской премии по физиологии или медицине в 2021 году. Премией отмечено открытие рецепторов температуры и прикосновения, благодаря которым мы чувствуем также обжигающий вкус острой еды или мягкость пуховой перины. Премия этого года продолжает славную традицию поощрять исследования сенсорных систем — до того в 2012 году награду по химии присудили за изучение GPCR-рецепторов, дающих нам еще три чувства.

Из новых номеров Nature и Science мы узнаем, как принимаемые нами лекарства влияют на бактерий, населяющих наш кишечник, как SARS-CoV-2 распространялся по Африке и как нуклеаза транспозонов, от которой произошел белок Cas9, может быть использована для редактирования генома в клетках человека. Мы разберемся в тонкостях формирования P-гранул в клетках нематоды C. elegans, выясним, почему новые данные об использовании воды растениями вынуждают нас по-новому посмотреть на круговорот воды и углерода в природе, и поймем, как серотонин влияет на формирование зависимости от кокаина.

Механизм симметричного деления бактериальных клеток и разделения по дочерним клеткам копий генома изучен довольно подробно и даже успел попасть на страницы учебников. Вместе с тем существует ряд бактерий с явной асимметрией клеток. Как же они делятся? Недавно на страницах журнала Current Biology вышла статья, описывающая деление и распределение хромосом по дочерним клеткам у Bdellovibrio bacteriovorus — хищных бактерий, обладающих явной клеточной асимметрией. Более того, результатом деления одной бактерии этого вида являются не две клетки, а больше. Как происходит деление этой во всех смыслах удивительной бактерии? Давайте разбираться.

Работа клетки подобна работе оркестра, только вместо музыки она производит белки и РНК. Для правильного функционирования всей системы каждый ген должен «вступать» в нужный момент, скоординировано с другими генами, и давать столько продукта, сколько потребуется. Это значит, что транскрипция каждого гена должна происходить в определенное время и с определенной интенсивностью. Дирижерами процесса выступают специальные белки — факторы транскрипции. Партитура при этом записана в самой ДНК: партию определяют регуляторные последовательности, с которыми транскрипционный фактор связывается и в результате усиливает или ослабляет транскрипцию соответствующих генов. Замены в таких последовательностях могут приводить к изменению силы связывания и, как следствие, фальши в транскрипции: неверной или не вовремя сыгранной партии конкретного гена. Современные биологи активно пытаются решить вопрос о том, как устроены эти последовательности для каждого транскрипционного фактора и какие мутации в них будут влиять на связывание с белком. Одним из подходов к расшифровке клеточной партитуры является изучение аллель-специфичного связывания: когда варианты регуляторной последовательности, унаследованные от матери и от отца, различаются, можно изучать, с каким из них транскрипционный фактор связывается лучше. Несмотря на прозрачную постановку задачи, на пути к ее решению возникает ряд проблем. Мы придумали, как их преодолеть, и обнаружили сотни тысяч событий аллель-специфичного связывания, попутно показав их вклад в предрасположенность ко многим заболеваниям. Работа недавно опубликована в журнале Nature Communications.