wwrrossikhin@ukr.net 0,0

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.

Когда B- и T-лимфоциты активируются в результате вторжения в организм какого-то патогенна, те из них, что способны распознавать антигены этого патогена, начинают размножаться, причем часть новых лимфоцитов не вступает непосредственно в схватку с врагом, а становится хранителем информации о его антигенах. Такие лимфоциты называют клетками памяти; они могут циркулировать в организме еще многие годы после столкновения с патогеном, и благодаря им при повторном заражении развивается молниеносный иммунный ответ, не оставляющий никаких шансов захватчику. Казалось бы, иммунные клетки памяти должны появляться в организме после рождения, когда он начинает сталкиваться с разнообразными бактериями и вирусами. Однако, как показало недавнее исследование, в кишечнике человеческого эмбриона имеется популяция CD4+ (то есть несущих на своей поверхности гликопротеин CD4) T-клеток, которые по молекулярным свойствам соответствуют клеткам памяти. Наша статья посвящена этому открытию.

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?

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.