Мария Барова 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.

Уже давно известно, что системы CRISPR/Cas, защищающие бактерий и архей от вирусов, иногда обнаруживают в составе бактериофагов и транспозонов. Как правило, такие системы CRISPR/Cas неполные и не кодируют нуклеаз. Каково же функциональное предназначение этих «демо-версий» CRISPR/Cas? Недавно на страницах Nature американские исследователи сообщили, что бактериальные Tn7-подобные транспозоны используют свои системы CRISPR/Cas для РНК-направленной интеграции в геном. Более того, ученые предполагают, что транспозоны, которые содержат систему CRISPR/Cas и интегрируются в то место ДНК, которое комплементарно направляющей РНК, могут стать новым инструментом для редактирования генома. Наша статья посвящена этому интереснейшему открытию.

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.

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.

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.

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.