marijashev@inbox.lv 0,0

Этот год был очень богат на невероятные открытия и научные достижения. В итоговом дайджесте этого года мы расскажем, какими открытиями запомнился 2021 год и какие ученые внесли в это наиболее значимый вклад. А также вспомним исследования, которыми запомнился конец уходящего года.

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.

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.

Бактерии продуцируют массу разнообразных веществ, многие из которых обладают противомикробной активностью и служат оружием в конкурентной борьбе между бактериальными клетками. Недавнее исследование показало, что кластеры генов, необходимых для синтеза этих антибактериальных веществ, часто входят в состав профагов — фагов, интегрированных в бактериальный геном. Похоже, что многие умеренные фаги выступают в роли своеобразных оруженосцев для бактерий, постоянно конкурирующих друг с другом.