Софья Романова 0,0

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.

Хотя ядерная ламина (белковая «сетка», играющая роль каркаса клеточного ядра) описана очень давно, ее роль в определении архитектуры хроматина долгое время оставалась неясной. Недавно на страницах журнала Nature Communications группа российских исследователей, в числе которых специалисты из Института биологии гена, МГУ, КФУ и Сколковского института науки и технологий, сообщила, что в отсутствие ядерной ламины в клетках дрозофилы линии S2 наблюдается общее повышение компактизации хроматина, сопровождающееся его отдалением от ядерной оболочки. Наша статья посвящена этому интересному открытию.

Человеческий глаз воспринимает свет в очень узком сегменте электромагнитного диапазона. Мы вынуждены защищать чувствительную сетчатку от ультрафиолета и уже давно придумали громоздкие приборы ночного видения, чтобы приподнять завесу темноты. Ученые из Китая и Массачусетса нашли изящное и простое решение для расширения зрения в инфракрасный диапазон: они синтезировали наночастицы размером с пыльцу, конвертирующие инфракрасный свет в видимый — зеленый. Наночастицы вводятся прямо под сетчатку, конъюгируют с фоторецепторами и, подобно миниатюрным антеннам, транслируют видимый свет палочкам и колбочкам. Процедура относительно безопасна и совместима с нормальным дневным зрением. Пока что суперспособность доступна только мышам. Однако авторы обещают, что, усовершенствовав состав наночастиц и сделав их менее токсичными, им удастся получить одобрение FDA и адаптировать их для использования на людях. Наночастицы могут стать первым имплантируемым биосовместимым устройством для расширения человеческих сенсорных возможностей.

Нейроны человека и других млекопитающих очень похожи, если смотреть «издалека». Тем не менее есть и важные различия. Недавно ученые из Института Аллена (среди которых и автор этой статьи) опубликовали работу в журнале Neuron, где показали, что возбудимости нейронов мозга человека и мыши заметно различаются. Оказалось, что нейроны коры мозга человека имеют гораздо большее количество HCN-каналов, которые особым образом влияют на возбудимость нейронов. Что это значит с точки зрения эволюции и какой эффект оказывает на поведение отдельных нейронов?

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.