SciNat за апрель 2023 #3: эволюция бабочек, дендритные клетки и бактерии комаров

SciNat за апрель 2023 #3: эволюция бабочек, дендритные клетки и бактерии комаров

21 апреля 2024, 07:09

В свежих выпусках Nature и Science — необычная эволюция бабочек, новые методы борьбы с инвазивными видами и то, что отзывать статьи нормально, если у вас появилась новая интерпретация данных.

Партнер дайджеста — Университет "Сириус"

Университет "Сириус" — это качественно новый подход к образованию и научно-исследовательской деятельности. В нем нет привычных факультетов и кафедр, ядро университета составляют Научные центры по приоритетным для России направлениям, которые возглавляют ученые с мировым именем.

Эволюционная биология

1 + 1 = 3. О необычной эволюции бабочек

Гибридизация двух видов часто приводит к образованию стерильного потомства, однако существуют и исключения. Иногда виды могут постепенно сливаться в один на протяжении поколений, как, например, вымерший колумбийский мамонт, который стал потомком скрещивания популяций шерстистого мамонта и популяции, произошедшей от степного мамонта. Однако существует еще и третий вариант — новый вид может образоваться путем скрещивания двух видов, и все виды могут сосуществовать вместе. Именно это, как оказалось, наблюдается у бабочек Heliconius elevatus — они произошли от древней связи двух видов геликонид: H. pardalinus и H. melpomene, которая произошла 180 тысяч лет тому назад.

Более десяти лет эволюционный биолог Нил Россер изучал этих бабочек, в том числе и в Амазонке. Оказалось, что 99 процента генома H. elevatus совпадает с геномом H. pardalinus. Однако один процент от H. melpomene дал им черты, важные для выживания: гены, контролирующие состав феромонов, а также узора крыла. При этом новые черты позволили им сосуществовать с родительскими видами и оставаться отдельной веткой в древе жизни. — Striking Amazonian butterfly is result of ancient hybrid event, "Биомолекула": " Аллополиплоидия, или Как разные геномы научились жить под одной крышей".

Охрана окружающей среды

Австралийские ящерицы учатся выживать с помощью жабок

Борьба с инвазивными видами — сложный процесс, которые не ограничивается только отловом и умерщвлением. Иногда нужно мыслить нестандартно. Так сделали австралийские ученые, выпустив 200 тысяч яиц и головастиков тростниковой жабы — вида, чей кожный секрет способен убить животное больше себя от куолл до рептилий.

Ящерица Varanus panoptes — одна из жертв тростниковой жабы. Уничтожение этих рептилий опасно для местных экосистем, так как они являются одним из основных хищников. Однако, как показала исследовательница Джорджия Уорд-Фиар, ящерицы, попробовавшие на вкус молодых жабок, не умирают, но больше и не пытаются пробовать их на вкус.

Именно такой подход попытались использовать ученые, которые в течение трех лет выпускали молодняк жаб. За эти три года популяция V. panoptes не только не сократилась, но и восстановилась. Такой подход, возможно, будет применяться более широко в борьбе с инвазивными видами. — Young toads are teaching Australian lizards to avoid deadly snacks, "Биомолекула": " Инвазивные виды России. Угроза и борьба с ними".

Микробиология

Бактерии в кишечнике комаров против болезнетворных вирусов

В борьбе с инфекциями, которые переносятся животными, метод "отловить и уничтожить" также не является оптимальным. Однако в отсутствие действующих вакцин, например, от лихорадок Денге и Зика, он остается единственным. Впрочем, недавнее исследование китайских ученых показывает, что искать ответ стоит в самих комарах.

Исследователи отправились отлавливать комаров Aedes albopictus, резервуар этих инфекций. После того, как они привлекли собой насекомых, они отловили комаров и исследовали микробиом их кишечника. В нем они обнаружили более 50 видов бактерий. Одна из них оказалась способной снижать уровень вируса лихорадки Зика и Денге, а также снижать уровень заражения у мышей. Это происходит из-за выделения этими бактериями фермента, который не дает вирусу заразить клетки.

Такой подход еще далек до исследований на людях, но действительно интересен для последующего изучения. — A naturally isolated symbiotic bacterium suppresses flavivirus transmission by Aedes mosquitoes, "Биомолекула": " Вирус Зика: мнимая паника или реальная угроза?".

Иммунология

Как образуются дендритные клетки?

Дендритные клетки — важная популяция лейкоцитов, ответственная за представление антигена Т-лимфоцитам. Они образуются в костном мозге, где важную роль играет лиганд Flt3L, который связывается с белком CD135.

Что происходит дальше, исследовали американские и немецкие иммунологи. Они определили, что в процессе дифференцировки клеток-предшественников в дендритные клетки у мышей участвуют белки, связанные с метилированием белков, факторы сигнального пути mTOR, а также репрессор транскрипции Trim33. Функция этого белка оказалась ключевой для дифференцировки в дендритные клетки, что потенциально важно для понимания болезней, связанными с иммунной и онкологической патологией. — Genome-wide screening identifies Trim33 as an essential regulator of dendritic cell differentiation, "Биомолекула": " Дендритные клетки: профессиональные разведчики в "Опухолевой войне"".

Биотехнологии

Улучшение системы праймированного редактирования. Стабилизация РНК важна для этого процесса.

Системы по редактированию генома непрерывно развиваются. В 2019 году учеными из Гарварда был создан новый способ — праймированное редактирование. С его помощью можно скорректировать последовательности: внести делеции, вставки или редактировать отдельные нуклеотиды без образования двухнитевых разрывов ДНК.

Помимо модифицированного белка Cas9, в составе редактирующего комплекса измененная гидовая РНК, в которой "записана" область, которую нужно распознать, а также информация, которую нужно внести. Кроме того, к белку Cas9 присоединена обратная транскриптаза. Такой модифицированный метод не только увеличивает эффективность, но и снижает количество off-target эффектов. А значит, метод может быть потенциально безопасней для CRISPR-Cas9 клинической терапии.

Однако этот метод может быть и усовершенствован. Группа американских исследователей провела поиск факторов, которые могли улучшить эффективность этого процесса. Они обнаружили фактор La, который взаимодействует с 3′ концами модифицированной гайд-РНК и стабилизирует ее. На основе La разработан новый фьюжн белок для праймированного редактирования генома. — Improving prime editing with an endogenous small RNA-binding protein, "Биомолекула": " CRISPR-эпопея и ее герои".

Репарация ДНК

ДНК-полимераза θ не такая, какой кажется

В журнале Molecular Cell необычное событие — отзыв статьи с последующей ее новой интерпретацией. В 2021 году лаборатория Сильви Дублие опубликовала статью, описывающую новую черту ДНК-полимеразы Тета (Pol θ). Этот белок необходим для одного из видов репарации двухцепочечных разрывов ДНК. В этом процессе происходит обрезание свободных 3'-концов разрывов, которые заполняются полимеразой тета. Авторы ранее предполагали, что она способна как заполнять разрывы, так и зачищать концы. Однако последующие эксперименты показали, что механизм этого процесса совсем не такой как предполагалось, а для заполнения разрывов ДНК полимеразе требуются GC-богатые олигонуклеотиды. Так что первоначальная статья была отозвана, а новые данные опубликованы в свежем номере журнала Molecular Cell. — Human DNA polymerase θ does not harbor intrinsic nuclease activity, "Биомолекула": " Биологическая машина репарации ДНК".

Клеточный цикл

Как распутываются хромосомы в митозе

Каждая хромосома — это сантиметры ДНК, которые в процессе митоза должны конденсироваться в плотную структуру. Но как этот процесс контролируется, и могут ли они в процессе запутаться? Оказалось, что да. На стадии митоза хроматиды образуют узлы сами с собой, что не наблюдается в интерфазе клетки. Распутываются эти узлы в процессе перехода от митоза в интерфазу. В этом процессе участвует топоизомераза II, которая меняет свою активность. Большинство узлов распутывается в процессе перехода от анафазы к телофазе. При этом топоизомераза производит расслабление сверхспирализованных участков ДНК. Образование новых производится путем снижения ее активности. Остальные узлы распутываются при переходе в интерфазу при стабилизации нормальных участков хромосом. — Mitotic chromosomes are self-entangled and disentangle through a topoisomerase-II-dependent two-stage exit from mitosis, "Биомолекула": " Организовать геном: запутанная история гипотез и экспериментов".

Эмбриология

Давление регулирует образование резцов у мышей

Процесс образования органов координируется множеством факторов. Иногда они локализованы в виде узелков с концентрированным присутствием морфогенов. Примером этому может служить гензеновский узелок, координирующий процесс гаструляции и секретирующий белки VG1, NODAL, SHH и другие.

Американские исследователи проанализировали эмбриональное развитие резцов мышей и обнаружили, что эмалевый узелок, важный для их развития, использует механическое воздействие на окружающие ткани.

Клетки в эмалевом узелке пролиферируют, сдавливая ткани и приводя к образованию региона с высоким давлением. Это, в свою очередь, влияет на распределение белка YAP, который становится цитоплазматическим в клетках под высоким давлением или остается в ядре в клетках, которые сопротивляются давлению. Это приводит к формированию действующего эмалевого узелка и образованию резцов у мышей. — Proliferation-driven mechanical compression induces signalling centre formation during mammalian organ development, "Биомолекула": " Программируемый морфогенез многоклеточных систем".

Университет Сириус

Успей подать заявку на Саммит разработчиков лекарственных препаратов "Сириус.Биотех"

Он пройдет с 15 по 17 мая в Университете "Сириус". Масштабное событие объединит ученых и экспертов компаний, вовлеченных в разработку новых лекарств, а также студентов и молодых исследователей со всей страны. На Саммите обсудят разработку вакцин, персонализированную генотерапию, подготовку кадров и то, как результаты фундаментальных исследований превратить в инновационные лекарства.

Прием заявок — до 22 апреля (включительно).

Ведущие эксперты отрасли расскажут об основных технологических платформах разработки и производства лекарственных препаратов, трендах в индустрии, представят проекты своих команд. Участники смогут пообщаться с экспертами отраслевых компаний. Узнали для вас ведущих спикеров программы:

С пленарными докладами выступят:

Александр Григорьевич Румянцев, академик РАН, научный руководитель ФГБУ "НМИЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева" Минздрава России.

Александр Габибович Габибов, академик РАН, профессор, директор ФГБУН "Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова" РАН.

Среди спикеров Саммита:

Денис Юрьевич Логунов, академик РАН, руководитель лаборатории клеточной микробиологии, заместитель директора по научной работе ФГБУ "НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи" Минздрава России.

Сергей Михайлович Деев, профессор, академик РАН, научный руководитель научно-образовательного центра ядерной медицины НИЦ "Курчатовский институт".

Дмитрий Алексеевич Сычев, академик РАН, профессор РАН, доктор медицинских наук, ректор ФГБОУ ДПО РМАПО Минздрава России.

Алексей Михайлович Егоров, академик РАН, профессор, главный научный сотрудник Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Кроме того, в программе — представители венчурных фондов и институтов развития, экспертных организаций Минздрава России, определяющих судьбу лекарственных препаратов. В частности, Виталий Владимирович Омельяновский, профессор, генеральный директор ФГБУ "ЦЭККМП" МЗ РФ; заведующий кафедрой организации здравоохранения и общественного здоровья с курсом оценки технологий здравоохранения ФГБОУ ДПО РМАНПО МЗ РФ.

Полную программу можно посмотреть тут. Присоединяйтесь к ключевому событию в сфере разработки лекарств!

Зарегистрироваться на мероприятие.

Для тех, кто прямо сейчас ищет программу магистратуры, чтобы разрабатывать передовые лекарственные средства, Саммит — отличная возможность познакомиться с уникальной инфраструктурой и интеллектуальным потенциалом Университета "Сириус". Здесь создают условия для появления инновационных технологий, способных изменить медицинскую отрасль. Прием заявок открыт на программы магистратуры по направлениям " Молекулярная медицина" и " Медицинская химия". Поступить можно после специалитета или бакалавриата. Не нужно ждать документа об окончании университета. Чтобы подать документы и сдать экзамен, достаточно справки об обучении.

Материал предоставлен партнером — АНО ВО "Университет "Сириус"". Реклама: 2Vfnxwd3JA4

biomolecula.ru