SciNat за сентябрь 2018 #4: самые древние животные на Земле, синапс между кишечником и мозгом и этиология нарколепсии

Nature #561 (7723) + онлайны: этиология нарколепсии, восстановление после паралича и миграция птиц

• Нейробология. Старение. Клеточное старение, провоцируемое многими внутренними и внешними факторами, характеризуется особым фенотипом и необратимой остановкой клеточного цикла. Многие маркеры старения обнаружены в клетках пациентов с нейродегенеративными болезнями, но их роль в этиологии подобных заболеваний изучена мало. Сейчас на мышиной модели тау-зависимой нейродегенеративной болезни было показано, что удаление стареющих клеток глии предотвращает дегенерацию кортикальных и гиппокампальных нейронов и поддерживает когнитивные функции. — Clearance of senescent glial cells prevents tau-dependent pathology and cognitive decline.
• Нейробиология. Повреждение спинного мозга ведет к тяжелым двигательным дефицитам и параличу. Обычно при такой травме ниже места нарушения остаются участки анатомически неповрежденных тканей, которые содержат связанные с нервными центрами волокна. Тем не менее, они остаются функционально неработающими. Исследователи показали, что снижение возбудимости ингибирующих нейронов поврежденной области спинного мозга позволяет таким бездействующим участкам передавать команды от головного мозга. Также это ведет к частичному восстановлению локомоции у мышей после повреждения, повлекшего за собой полный паралич. — Reducing neuronal inhibition restores locomotion in paralysed mice.
• Оптогенетика. Каналродопсины. Журнал Nature подготовил для своих читателей обзор по канальным родопсинам — светочувствительным мембранным белкам, активно использующимся в оптогенетике. Специалисты обсуждают историю открытия этих белков, структуру двух разновидностей таких каналов: анион- и катион-проводящих, и то, почему они оказались таким удобным инструментом для ученых. — Protein structures guide the design of a much-needed tool for neuroscience. биомолекула: Светлая голова, Обнаружены управляемые светом анионные каналы, Создан управляемый светом калиевый канал.
• Иммуннология. Нарколепсия — хроническое расстройство сна, вызванное потерей нейронов, секретирующих нейропептид гипокретин (другое название — орексин). Исследования выявили связь с наличием аллеля HLA-DQB1*06:02 гена главного комплекса гистосовместимости. Это и некоторые другие данные свидетельствовали о том, что этиология заболевания может включать аутореактивный компонент. Однако только сейчас ученые показали наличие гипокретин-специфичных аутореактивных CD4+ и CD8+ Т-лимфоцитов у пациентов с нарколепсией. Эти данные подтверждают, что это аутоиммунное заболевание. — T cells in patients with narcolepsy target self-antigens of hypocretin neurons. биомолекула: Спят усталые игрушки, о регуляции сна и роли орексина в этом процессе.
• Рубрика Brief Communications Arising. ВИЧ. В специальной нечастой рубрике Brief Communications Arising обсуждаются результаты статьи Descours и коллег, изучавших анализы людей, получающих антиретровирусную терапию, и показавших связь между ВИЧ-1 и CD32+ CD4 T-лимфоцитами. Так, утверждалось, что CD32 может использоваться как биомаркер основной популяции латентно-инфицированных CD4+ Т-лимфоцитов. При повторении опытов другие ученые не смогли получить такие же результаты. О дискуссии подробнее читайте в подборке статей. — Conflicting evidence for HIV enrichment in CD32+ CD4 T cells, The role of CD32 during HIV-1 infection, Evidence that CD32a does not mark the HIV-1 latent reservoir, Descours et al. Reply. биомолекула: Связанные одной лентой.
• Структурка. Комплексы токсинов Tc бактериальных патогенов «прокалывают», как шприц, мембрану таргетной клетки и вводят внутрь токсичные ферменты. Эти молекулы состоят из трех субъединиц — TcA, TcB и TcC. TcA образует канал, а гетеродимер TcB-TcC функционирует как оболочка, защищающая токсический фермент. Связывание оболочки с каналом ведет к вскрытию оболочки и перемещению ее содержимого в канал. С помощью криоэлектронной микроскопии было получено изображение структуры целого Tc комплекса в высоком разрешении, благодаря чему удалось узнать подробности этого процесса «впрыскивания». — Tc toxin activation requires unfolding and refolding of a ?-propeller.
• Цитология. Молекулярка. Многие заболевания человека связаны с дефектами и нарушением целостности ядерной оболочки. Например, ДНК может «обнажиться» в цитоплазму — и это инициирует врожденный иммунный провоспалительный сигналинг. При делении клеток могут возникнуть такие патологические структуры как микроядра, не успевшие войти в ядра дочерних клеток. Микроядра считаются источником хромотрипсиса, который обычно наблюдается при раке. Ученые показали, что митотическое веретено деления может препятствовать нормальной сборке ядерной оболочки на плохо разделенных хромосомах, и это в итоге приводит к нестабильности генома. — Nuclear envelope assembly defects link mitotic errors to chromothripsis. биомолекула: Хромотрипсис: разобрать и собрать хромосому.
• Молекулярка. Онкология. Как постепенно выясняется, модификация мРНК N6-метиладенозином (m6A) — это важный регулятор экспрессии генов, влияющий на многие процессы в организме. Изменения его гомеостаза связывают с развитием рака. Катализирует модификацию m6A фермент METTL3. Ученые показали, что METTL3 влияет на трансляцию, взаимодействуя с eIF3h (eukaryotic translation initiation factor 3 subunit h), и это приводит к образованию петли между участками около стоп-кодона и 5’-кэпом РНК. — mRNA circularization by METTL3—eIF3h enhances translation and promotes oncogenesis.
• Поведение животных. Перелетным птицам в своих передвижениях приходится несладко, и от части опасностей человек может их уберечь — например, отключив вовремя ветровые турбины. Тем не менее, из-за ежедневных перемен в погоде, которые влияют на миграцию, трудно предсказать, когда птицы будут пролетать над определенной географической точкой своего маршрута. Ученые создали новую модель, используя информацию о погоде и данные за 23 года с радаров из 143 мест в США — подробнее можно посмотреть на их сайте http://birdcast.info. — Bird forecasting by radar.
• Изменения климата. Понимание поведения ледникового покрова в геологическом прошлом важно для оценки роли криосферы в климатической системе и для предсказания скорости и масштабов повышения уровня моря в потенциальных моделях потепления. Исследования показывают, что Восточно-антарктический ледяной щит отступал около подледного бассейна Уилкса на протяжении длительных периодов потепления в Позднем Плейстоцене, когда температуры были близки к тем, которые, по прогнозам, нам стоит ожидать в этом столетии. — Ice loss from the East Antarctic Ice Sheet during late Pleistocene interglacials.
• Экология. Экосистемное разнообразие и деятельность человека на территориях с сухим климатом зависят не только от количества осадков, но и от способности ландшафта удерживать воду. Пример этому — Высокие равнины, плато в Северной Америке. Ученые считают, что этот регион находится в переходном состоянии, где гидрологические характеристики и связанные этим экосистемы отражают изменения ландшафта. Несмотря на наличие рек в этом регионе, способность местности удержать воду довольно низкая, и реки просто протекают через плато, не способствуя орошению. Наблюдаемые изменения свидетельствуют о том, что по окончании переходного периода в регионе выработается более эффективная система перераспределения и использования водных потоков. —Transience of the North American High Plains landscape and its impact on surface water.

Science #361 (6408) + онлайны: синапсы между нервной системой и кишечником, самое древнее животное на Земле и скандалы в Кокрейне

• Спецвыпуск — Metaresearch. Изучать науку? Именно это — новая тема спецвыпуска Science. Учитывая огромные суммы, которые вкладываются в эту область, даже удивительно, что этим так мало занимаются. Вы узнаете:
  • Как развивается область изучения науки и как к этому пришли сами ученые — Research on research,
  • о том, кто такие журналологи — journalologists, занимающиеся изучением публикаций в различных научных журналах и вопросами замалчивания данных — Journals under the microscope,
  • насколько действительно можно доверять мета-анализам, которые, из-за неопубликованных данных, могут давать искаженные результаты — The metawars,
  • какой отклик могут получить «борцы за правду» — The truth squad,
  • и, наконец, каковы плюсы и минусы пре-регистрации клинических исследований — A recipe for rigor.
  • Кроме того, журнал собрал мнения нескольких экспертов о том, как можно усовершенствовать научный процесс. — Toward a more scientific science.
• Нейробиология. Кишечник. Принято считать, что клетки в кишечнике передают сенсорную информацию мозгу посредством паракринного действия гормонов. Исследователи обнаружили, что это не единственный путь — есть и более прямой. Оказывается, энтероэндокринные клетки образуют быстрые возбуждающие синапсы с вагусными (то есть блуждающего нерва) афферентами. В качестве нейромедиатора при такой передаче используется глутамат. — A gut-brain neural circuit for nutrient sensory transduction, A gut feeling. биомолекула: Эмеран Майер: «Второй мозг: Как микробы в кишечнике управляют нашим настроением, решениями и здоровьем». Рецензия.
• Кишечный микробиом. Микробиота кишечника млекопитающих разнообразна и динамична. Хотя кишечные бактерии очень чувствительны к изменению рациона питания и приему лекарств, в целом состав микробного сообщества здорового взрослого человека стабилен. Ученые изучили, как бактерии справляются с конкуренцией между собой. Применяемые ими против других бактерий виды «оружия» вроде антибиотиков, бактериоцинов, токсинов и проч. могут оказаться очень полезными для разработки новых лекарств. — Bacterial antagonism in host-associated microbial communities. биомолекула: Зоопарк в моем животе, Чего от нас хотят микробы?, Микробиом кишечника: мир внутри нас.
• Клеточное программирование. Синтетическая биология. Программирование клеток и тканей — невероятное перспективная и захватывающая область науки. Под общим введением в журнале Science опубликованы две статьи по этой тематике. В первой описываются, как на основании математических моделей и компьютерных алгоритмов были построены программируемые генетические последовательные контуры. Они могут имитировать работу живой клетки и ее продвижение от одной стадии клеточного цикла в другую.— Cellular checkpoint control using programmable sequential logic, Programming cells and tissues.
  Во второй статье авторы спроектировали вирусные протеазы, которые регулируют друг друга, реагируют на различные сигналы, включающие онкогенную активацию, обрабатывают сигналы и активируют клеточные ответы. Таким образом, в клетках млекопитающих можно программировать взаимодействия на белковом уровне. С помощью созданной системы взаимодействующих белков можно влиять на пути клеточного сигналинга напрямую, в обход внесения модификаций в геном. — Programmable protein circuits in living cells. биомолекула: Синтетическая жизнь.
• Репродуктивная медицина. Ранее уже были проведены эксперименты, в которых плюрипотентные стволовые клетки человека были перепрограммированы в клетки, подобные первичным половым клеткам. Тем не менее, только сейчас ученым удалось эпигенетическим программированием индуцировать переход к зрелой зародышевой клетке in vitro. Это еще один шажок к проведению полного гаметогенеза человеческих клеток in vitro — процесса, который потенциально может совершить революцию в репродуктивной медицине. — Generation of human oogonia from induced pluripotent stem cells in vitro. биомолекула: Дети из пробирки.
• Апноэ. Обструктивное апноэ во сне — это нарушение дыхания и вентиляции легких во время сна, чреватое многими осложнениями. Ученые предлагают использовать особую комбинацию лекарств — атомоксетин и оксибутинин — как альтернативу широко применяемый сегодня громоздким дыхательным аппаратам. Исследование пока было проведено на небольшом количестве добровольцев, но уже дает надежду на возможность лечения этого состояния лекарственными средствами. — Drug pair shows promise for treating sleep apnea.
• Эволюция. Млекопитающие — удивительная группа, анатомия которой позволяет разным представителям бегать, прыгать и даже ходить на задних конечностях. Поддерживает такое разнообразие позвоночник, помогающий осуществлять все эти виды движения. Исследования предков современных млекопитающих синапсид пролило свет на изменения морфологии скелета. Так, количество отделов позвоночника увеличилось с трех до пяти. Изменение грудной области, идущей за шейным отделом, позволило создать мускулистую диафрагму. Потом выделилась поясничная область. — Fossils reveal the complex evolutionary history of the mammalian regionalized spine, A modular backbone aided the rise of mammals.
• Эволюция. Макроскопические живые организмы, жившие во время геологического периода Эдиакарий, можно обнаружить в осадочных породах возрастом 570–541 млн. лет. Впервые их нашли в Намибии и Австралии, а затем еще и в России, Китае, Канаде, Великобритании и других странах. Определить их точное местоположение на общем древе жизни по окаменелостям долгое время никто не мог — слишком они отличаются от всех остальных. Сейчас ученые уверенно отнесли хотя бы одну группу существ — Dickinsonia — к Metazoa. Помогло в этом то, что исследователям удалось извлечь из остатков животных липидные биомаркеры — холестероиды, однозначный признак принадлежности к животным. — Chemical clues to the earliest animal fossils, Ancient steroids establish the Ediacaran fossil Dickinsonia as one of the earliest animals.
• Геохронология. Антропология. Ученые решили выделить еще один период в масштабе геологических эпох — Мейгалейский (Meghalayan Age), с 2200 года до нашей эры до настоящего времени. Однако чем был обусловлен крах множества цивилизаций — в Египте, Греции, Сирии, Палестине, Месопотамии, долине Инда и долине реки Янцзы — в начале этого нововведенного периода, непонятно. Возможно, как-то на это повлияло изменение климата — засуха, — но исследователи считают, что сейчас для решения вопроса мало археологических доказательств.— Bang or whimper?
• Зоология. Задавались ли вы вопросом, откуда берутся все эти пятна и полоски в окрасе животных? Оказалось, что в случае птиц дискретные эмбриональные домены (препаттерны) предшествуют периодическому узору перьев. Ученые выяснили это при изучении эмбрионов курообразных. Они пересаживали между разными видами этого отряда кожные участки, на которых вырастают перья определенного узора. Оказалось, что формирование определенных полос зависит от ранней экспрессии гена агути, которую регулирует параксиальная мезодерма, а затем ширина полос контролируется изменением продукции пигмента. — The periodic coloration in birds forms through a prepattern of somite origin, A bird’s inner stripes.
• Фармакология. Фосфаты в структуре ДНК и РНК на деле являются тетраэдрическими, а не такими, как их рисуют схемках. При разработке лекарственных средств на основе нуклеотидов и с введением серы могут получиться два различных изомера. Новым методом удается селективно получать именно определенный изомер.— Unlocking P(V): Reagents for chiral phosphorothioate synthesis, Enantiodivergent Pd-catalyzed C–C bond formation enabled through ligand parameterization.
• Фармакология и общество. В США новая эпидемия, отличающаяся высокой летальностью, — и это вовсе не какой-нибудь тропический вирус или почти побежденный микроорганизм, всколыхнутый антипрививочниками. Эта эпидемия — передозировки лекарств. Ученые проанализировали почти 600 000 случаев непреднамеренных передозировок за 38 лет и выявили различные характеристики этого явления, включая несколько «субэпидемий» по отдельным видам препаратов и географические особенности распределения. — Changing dynamics of the drug overdose epidemic in the United States from 1979 through 2016.
• Кокрейн. Наука и политика. Скандалы, интриги и расследования в немалоизвестной организации ученых Кокрейн! Одного из двух «отцов-основателей» Кокрейна — Питера Гетцше (Peter G?tzsche) — только что сместили с должности, а он в свою очередь объявил, что организация стала слишком «дружественно» относиться к фарминдустрии. Подробности и, вероятно, реальная подоплека этих событий окутаны тайной. — Evidence-based medicine group expels internal critic.

Источник: biomolecula.ru

Комментарии: