SciNat за февраль 2019 #2: вымирающий картофель, шприц-таблетка и бургеры от lab-шефа
10 февраля 2019, 06:22
Вот и новая неделя февраля, во время которой мы знакомимся с очередной порцией новостей из мира науки. У Nature в этот раз настоящая зимняя обложка, ведь сразу две статьи рассказывают о проблемах ледников в океаническом масштабе. А от льдов переходим к другим интересным темам — копаемся в мышиных воспоминаниях, раскручиваем динеиновые нити и готовим "бургеры будущего". Новости в Science тоже не отстают: здесь и куча фиолетовых картофелин, и супертаблетка (пока только в "свином" формате), и трудолюбивые кишечные бактерии.

Nature #566 (7742) + онлайны: противоопухолевые бактерии, борьба против старения и еда будущего

  • Молекулярка, старение. Стареющие клетки теряют ряд важных свойств — перестают делиться, становятся более уязвимыми. Набор этих "типичных признаков" называется фенотипом, связанным со старением — SASP (senescence-associated secretory phenotype). Ученые из Брауновского университета (Brown University) разбирались в молекулярных механизмах формирования SASP-фенотипа. Выяснилось, что одними из ключевых "виновников" признаков старения являются ретротранспозоны L1 (больше известные как LINE-1). В определенный момент жизненного цикла клетки ретротранспозоны L1 активируют интерфероны I типа. Они, в свою очередь, запускают целый каскад реакций старения (в том числе ослабление иммунного ответа и инициацию воспалительных реакций). А вот подавление активации ретротранспозонов способствует тому, что процесс старения клеток как бы блокируется. —  L1 drives IFN in senescent cells and promotes age-associated inflammation, Inhibition of 'jumping genes' promotes healthy ageing, биомолекула: Старение: остановить нельзя смириться, Мода на ретро. Где встречается обратная транскрипция, и как она эволюционировала.
  • Биохимия, ферменты. Небольшие молекулы, содержащие в своем составе N-нитрозогруппу, уже давно интересуют исследователей. Во-первых потому, что такие вещества часто являются канцерогенами и вызывают токсические реакции у некоторых типов клеток. (Как, например, стрептозоцин, токсичный для бета-клеток поджелудочной). Во-вторых — эти соединения имеют неплохой противоопухолевый потенциал, поэтому в ряде случаев могут использоваться для химиотерапии. Но, несмотря на важное значение N-нитрозосодержащих веществ, их биохимия всё еще недостаточно изучена. Чтобы исправить это упущение, американские ученые проанализировали ряд ферментов, которые ускоряют сборку молекул с N-нитрозогруппой. Выяснилось, что одним из основных "поставщиков" металлофермента SznF является обширный кластер бактерий. Среди них есть и симбионты растений, и паразиты человека, и представители других экологических групп. —  An N-nitrosating metalloenzyme constructs the pharmacophore of streptozotocin.
  • Биофизика. Транспортные функции клетки во многом определяются динамикой цитоскелета. Только вот механика таких изменений изучена недостаточно. Например, до последнего времени было непонятно, почему нити динеина преимущественно двигаются по направлению к отрицательному концу микротрубочек. Американские ученые моделировали перемещение динеиновых нитей с помощью криоэлектронной микроскопии. В таком эксперименте удалось показать, что изменение длины и угла наклона нитей динеина способствует ориентации нитей относительно микротрубочек. Получается, что особая "цитоскелетная механика" обеспечивает особые перемещения динеиновых компонентов. —  Directionality of dynein is controlled by the angle and length of its stalk.
  • Физиология, рак. Разработка новых способов лечения рака невозможна без изучения кросс-клеточных взаимодействий. Однако часто внимание исследователей концентрируется исключительно на физиологии процессов, происходящих в первичной опухоли, а роль иммунных клеток почти не учитывается. Но ведь циркулирующие опухолевые клетки (сirculating tumour cells, CTCs) очень часто обнаруживаются в кровотоке и могут ассоциироваться с лейкоцитами. В своей новой статье швейцарские ученые анализируют СТСs-ассоциированные лейкоциты, обнаруженные у пациентов с раком молочной железы. Выяснилось, что ассоциация между нейтрофилами и СТСs способствует прогрессированию первичной опухоли. —  Neutrophils escort circulating tumour cells to enable cell cycle progression.
  • Нейробиология. Ученые из США разбирались в механике краткосрочных воспоминаний. А конкретно — в том, как происходит запоминание при решении задач с отложенным ответом. Эксперимент проводился на мышах, у которых измеряли активность передней латеральной двигательной коры. Выяснилось, что для формирования кратковременной памяти необходимы прерывистые сигналы, которые обеспечивают возбуждение нейронов в двигательной коре мозга. —  Discrete attractor dynamics underlies persistent activity in the frontal cortex, биомолекула: Амнезия: воспоминания не стираются, просто их трудно пробудить — без оптогенетики.
  • Молекулярка, рак. Опухолевые антигены (неоантигены) — одна из наиболее привлекательных групп клеток, которые могли бы использоваться в качестве природного инструмента борьбы с раком. Неоантигены часто представлены на поверхности раковых клеток, в связи с чем их могут узнавать Т-лимфоциты и уничтожать раковые клетки до того, как они начнут метастазировать. Но способ этот пока что не нашел широкого применения в современной противоопухолевой терапии. Это объясняется тем, что у пациентов с раком естественный противоопухолевый иммунитет, связанный с активностью неоантигенов, не может поддерживаться в течение долгого времени. В новой работе китайских исследователей рассказывается о способе продления неоантигенного иммунного ответа. Выяснилось, что метилирование мРНК через белок YTHDF15 в дендритных клетках вызывает длительный противораковый иммунитет. —  Anti-tumour immunity controlled through mRNA m6A methylation and YTHDF1 in dendritic cells, биомолекула: Антиген — невидимка.
  • Наука и общество. Из СМИ мы часто слышим о "еде будущего". Это может быть и питательная паста (наподобие тюбиков для космонавтов), и бургеры из кузнечиков, и порошок из водорослей. В новой статье Nature рассказывается об одном из вариантов "пищи будущего" — мясе, выращенном in vitro. Коммерческий интерес к экологически чистому и "биоэтичному" мясу растет с каждым годом. Правда, скептики утверждают, что производителям "продуктов из пробирки" не хватает научности и чисто практического опыта. Ведь любые продукты, в которые вложены частные инвестиции, защищены коммерческой тайной. А значит, свободного обмена опытом в этой области нет. Поэтому 6 февраля исследовательский центр в Вашингтоне (Good Food Institute) объявил победителей первой американской программы по созданию альтернативных продуктов питания. Общий объем грантов — 3 млн долларов, которые будут вложены в 14 проектов; в них будут изучаться технологии выращивания искусственного мяса и растительных белков. —  Sizzling interest in lab-grown meat belies lack of basic research.

Science #363 (6427) + онлайны: кто на самом деле переваривает лекарства, что скрывается под сладкой оболочкой и где счастливы сурикаты

На обложке Science — натюрморт из разноцветного картофеля. Фермеры в Андах веками выращивали фиолетовые, черные и розовые клубни диких сортов Solanum tuberosum. К сожалению, сегодня урожай дикого картофеля часто гибнет, причем вовсе не из-за небрежения человека. Климат меняется слишком быстро и резко, поэтому более древние сорта растений невольно оказались слишком "изнеженными" и неприспособленными. Сегодня ученые хотят привлечь внимание к этой проблеме и поддержать наименее защищенных участников растительного сообщества. — The new potato.
  • Физиология растений, структурка. Чем эффективнее работает цепочка фотосинтетических процессов, тем лучше для растения. Поэтому изучение фотосинтеза тесно связано с процессами, происходящими в фотосистемах при участии различных пигментов. Недавно ученым удалось узнать чуть больше об особенностях фукоксантина и хлорофилла у диатомовых водорослей. Выяснилось, что в самой структуре фотосистем диатомей их пигменты — фукоксантин и хлорофилл с — образуют особую сеть, которая позволяет лучше собирать сине-зеленый свет. —  Structural basis for blue-green light harvesting and energy dissipation in diatoms, биомолекула: Волонтер фотосинтеза.
  • Фармакология, микробиом. Мы во многом обязаны кишечным микроорганизмам, которые помогают нормально усваивать всё то, что попадает в организм. Ученые из США попробовали узнать, насколько велик вклад микробиома в метаболизм. Исследования проводились на мышиных моделях, которым давали противовирусный препарат Бривудин. После этого команда ученых проверяла степень распределения этого лекарства в разных частях организма. Выяснилось, что у некоторых испытуемых эффективность усвоения препарата на 70% (!) зависит от кишечного микробиома. —  Separating host and microbiome contributions to drug pharmacokinetics and toxicity, биомолекула: Микробиом кишечника: мир внутри нас.
  • Вирусология, эпидемии. Вирус Зика — название, "выстрелившее" несколько лет назад в связи с рядом инфекционных вспышек. При этом клинические последствия заболевания, вызванного вирусом, были подробно описаны. Но вот динамика заражения (частота атак, факторы риска и т.д.) остаются "белым пятном" в досье вируса Зика. Бразильские ученые решили исправить этот пробел, в связи с чем провели сравнительный анализ на примере почти полутора тысяч жителей Салвадора (город в Бразилии). При этом удалось открыть следующий факт: во время инфекционной вспышки в 2015 году около 73% людей были инфицированы. —  Impact of preexisting dengue immunity on Zika virus emergence in a dengue endemic region, биомолекула: Вирус Зика — глобальная угроза?
  • Биомолекулы, новые технологии. Один из самых простых (и наименее инвазивных) способов доставки лекарств в организм — пероральный путь. Но, к сожалению, этот путь применим не ко всем лекарственным средствам. Например, к инсулину, который при прохождении через ЖКТ неизбежно теряет свою фармакологическое активность. Поэтому люди, больные сахарным диабетом, находятся в зависимости от регулярных инсулиновых инъекций. Но вот исследователям из Массачусетского технологического университета удалось продвинуться на шаг вперед в этом вопросе. Ученые сконструировали особую капсулу, внутри которой находится полимерный стержень с наконечником из инсулина. Такая "супертаблетка" в сахарной оболочке достаточно легко проникает в желудок пациента (в данном случае — свиньи), где она особым образом ориентируется относительно слизистой оболочки. Через некоторое время углеводная капсула растворяется, и "микрошприц" с инсулином вонзается в слизистую. Результат — пациент получает микроинъекцию инсулина с доставкой прямо в желудок. —  An ingestible self-orienting system for oral delivery of macromolecules, биомолекула: Сахарный диабет I типа, или охота на поджелудочную железу.
  • Экология, изменения климата. Все живые существа в той или иной степени зависят от погоды. Особенно если эти существа живут в экстремальных условиях. Международная группа исследователей задалась вопросом: насколько сильно сурикаты — обитатели засушливой пустыни Калахари — зависят от климатических изменений. Ученые проанализировали данные о потомстве сурикатов за целых двадцать лет и вынесли вердикт: пустынные жители смогут пережить и дальнейшее потепление, и обильные осадки, но только при условии поддержания должного уровня популяционной плотности. Любые погодные отклонения в ту или иную сторону влияют на репродуктивные особенности сурикатов. Так, засухи и повышенная температура в целом положительно влияют на жизнь колонии. Частые дожди и высокая влажность тоже по-своему хороши: в такие периоды сурикаты активно набирают массу тела и демонстрируют повышенную плодовитость. В общем, под угрозой вымирания этот вид пока не находится. По крайней мере, в ближайшие пятьдесят лет (согласно прогнозам ученых) сурикаты будут все так же процветать в пустыне Калахари. —  Life history responses of meerkats to seasonal changes in extreme environments.
  • Молекулярка, Т-клетки. Ацетилхолин — нейромедиатор, который способствует сокращению мышц, расширению сосудов, замедлению сердечных сокращений. И не только. Благодаря ацетилхолину Т-клетки регулируют иммунитет. Только вот как именно это происходит, долгое время оставалось неизвестным. Ученые из Канады разбирались в работе иммунных клеток, которые продуцируют фермент холинацетилтрансферазу при инфицировании организма. Выяснилось, что удаление фермента нарушает доставку Т-клеток в зараженные вирусом ткани и в целом ставит под угрозу противовирусный иммунитет. —  Choline acetyltransferase—expressing T cells are required to control chronic viral infection, биомолекула: Молекула здравого ума.
  • Физиология, рак. Раковые клетки часто мигрируют из первичной опухоли, причем могут выбирать разные пути — перемещаться в кровяном русле или же проникать в лимфоузлы, непосредственно прилегающие к очагу воспаления. И о том, как именно онкоклеткам удается внедряться в лимфосистему, известно очень мало. Но вот в новом исследовании корейских ученых удалось пролить свет на "оккупантскую" стратегию опухолевых клеток. Оказывается, эти хитрые иммигранты адаптируются к лимфатическому микроокружению, подстраивая свой метаболизм под окисление жирных кислот. При этом ингибирование реакции окисления жирных кислот в лимфоузлах подавляет метастазирование, что можно использовать в качестве стратегии лечения рака. —  Tumor metastasis to lymph nodes requires YAP-dependent metabolic adaptation, биомолекула: Метастазирование опухолей.

biomolecula.ru
© ФГУП «ГосНИИПП», 1989-2018