Ева Ходосевич 0,2

Утром 7 октября были объявлены лауреаты Нобелевской премии по физиологии или медицине 2019 года. Ими оказались Уильям Келин, Питер Рэтклифф и Грэгг Семенза, награжденные за «открытие того, как клетки ощущают кислород и адаптируются к изменению его доступности».

Происхождение эукариот было и остается одной из интереснейших проблем эволюционной биологии. В 2015 году в Nature появилось сообщение, что с помощью метагеномики удалось получить последовательность генома археи ранее неизвестной группы, причем в этом геноме удалось найти гены, которые ранее считались уникальными для эукариот (в частности, ген, близкий к кодирующему актин). Более того, филогенетический анализ показал, что археи новооткрытой группы, получившей название Lokiarchaeota, и эукариоты образуют монофилетическую кладу (группу организмов с общим предком), и эукариоты, вероятно, произошли от локиархеот. Недавно японские ученые сообщили, что им удалось в лабораторных условиях вырастить культуру археи из типа Lokiarchaeota, которую они назвали Candidatus Prometheoarchaeum syntrophicum strain MK-D1. Какие загадки происхождения эукариот мы сможем разрешить, имея на руках чистую культуру их непосредственных предков, а не абстрактный геном? Попробуем разобраться.

Список необычных пептидов, которые синтезируют разнообразные живые организмы (особенно бактерии), постоянно пополняется: это и кольцевые пептиды, и пептиды, содержащие D-аминокислоты, и так называемые лассо-пептиды, у которых через N-концевое макролактамное кольцо «продета» линейная C-концевая часть молекулы. За превращение обычного линейного пептида, синтезируемого рибосомами, в лассо-пептид, отвечает синтетаза лассо-пептида, которая состоит из двух белковых субъединиц: B и C (или B1, B2 и C, если в состав субъединицы B входят два отдельных полипептида). Белок B1 отвечает за распознавание лидерной последовательности будущего лассо-пептида, фермент B2 лидерную последовательность отрезает, а белок С формирует макролактамное кольцо на N-конце лассо-пептида. Однако все детали этого трехступенчатого процесса остаются неясными. Исследователи из Центра наук о жизни Сколковского института науки и технологий совместно с японскими коллегами получили кристаллическую структуру белка B1 термофильной актинобактерии Thermobifida fusca в комплексе с соответствующим лидерным пептидом и с помощью мутационного анализа выявили, какие именно остатки фермента B1 и самого пептида играют решающую роль в его созревании. Тонкостям синтеза необычных лассо-пептидов и посвящена наша новость.

Жизнь в бактериальном мире — это жестокая и безжалостная конкуренция за ресурсы и пространство, необходимые для существования. Чтобы выжить, многие бактерии обзаводятся плазмидами, которые кодируют токсины пептидной природы, убивающие соседние клетки, зачастую и своего вида. К числу таких токсинов относится микроцин C, вырабатываемый кишечной палочкой (Escherichia coli). Этот токсин образуется в виде пептида-предшественника, который приобретает губительные для клеток свойства после особых посттрансляционных модификаций. Хотя пептиды, подобные микроцину C, производятся многими неродственными видами бактерий и имеют совершенно разный аминокислотный состав, практически все они длиной ровно семь аминокислотных остатков. Но почему именно семь? Ответом на этот вопрос задались исследователи из Института биологии гена, Сколковского института науки и технологий, Университета Иллинойса (США) и Биомедицинского центра Уппсалы (Швеция), и результаты их исследований появились в свежем номере журнала mBio Американского микробиологического общества. Попробуем и мы разобраться в «знаке семи» микроцина C.

Организмы, способные жить и размножаться при таких температурах, когда большинство белков денатурирует, всегда привлекали внимание исследователей своими невероятно термостабильными ферментами. Достаточно вспомнить, что полимеразная цепная реакция, без которой нельзя представить современную молекулярную биологию, была бы невозможна без использования ДНК-полимеразы термофильной бактерии Thermus aquaticus. Этот фермент не только не денатурирует, но и активно работает при температурах выше 70 °C. Не менее интересны и вирусы, которые размножаются в термофильных бактериях и археях. Недавно две исследовательские группы почти одновременно опубликовали результаты изучения структуры капсидов и механизмов упаковки в них геномной ДНК у двух термостабильных фагов — P23-45 и P74-26, — поражающих бактерию Thermus thermophilus. Эти вирусы любопытны еще и тем, что они ухитряются упаковать свой геном в капсиды такого типа, которые устроены так, что даже вирусные геномы вдвое меньшего размера размещаются в них с трудом. Наша статья посвящена новым захватывающим подробностям из жизни этих термостабильных вирусов.

О развитии головного мозга человека, в особенности его коры, мы и по сей день знаем сравнительно немного. Оно и понятно: единственный доступный ученым материал — мертвые зародыши на разных стадиях развития, а наблюдать процесс в «прямом эфире» в утробе матери по понятным причинам невозможно. Вместе с тем основы многих психических расстройств, таких как аутизм и шизофрения, могут крыться именно в сбоях, происходящих на самых ранних этапах развития мозга. Однако не всё так безнадежно: на помощь могут прийти искусственно выращенные модели головного мозга — так называемые органоиды. Совсем недавно Science опубликовал сравнение профиля экспрессии генов искусственно выращенной модели головного мозга и «настоящего» мозга человека на разных стадиях развития. Мы поговорили об этой работе с одним из руководителей исследования — Алексеем Абызовым.

Повсеместно распространенная устойчивость бактерий к большинству антибиотиков, применяемых в современной медицине, грозит скорым ренессансом смертоносных бактериальных инфекций и потому вызывает большое беспокойство в кругах медиков и биологов. Поэтому одно из направлений, привлекающее внимание многих исследователей, — антимикробные пептиды, которые сами же бактерии и продуцируют для борьбы с конкурентами — другими бактериальными клетками. Зачастую эти пептиды содержат причудливые химические модификации, придающие им токсические свойства. Какие бактериальные ферменты осуществляют реакции, приводящие к таким замысловатым модификациям? Группа исследователей Центра наук о жизни Сколковского института науки и технологий совместно с исследователями из Центра Джона Иннса в Великобритании изучили ферментный комплекс, который синтезирует микроцин B17 — антибактериальный пептид, продуцируемый кишечной палочкой (Escherichia coli), и выявили химический механизм реакций, которые придают ему свойства токсина. Первый автор работы, Дмитрий Гиляров, любезно согласился прокомментировать исследование и рассказал, каковы перспективы применения бактериальных пептидов в клинической практике.

Многие издания подводят в конце декабря итоги печатного года — и «Биомолекула» не исключение. Знакомьтесь с нашим хит-парадом статей, которые в 2018 году читали чаще всего! Если вы видели прошлогодний «парад открыток», то что-то может вам показаться знакомым — некоторые обзорные статьи не теряют актуальности и продолжают регулярно просматриваться. Но появились и новички, которые привлекли к себе много читателей.