SciNat за март 2016 #4

SciNat за март 2016 #4: самый маленький искусственный геном, связь дофамина и склонности к риску

На этой неделе в Nature и Science очень много интересных статей по нейробиологии. Из них можно узнать, как рецепторы к дофамину влияют на принятие рискованных решений у крыс, что даёт электрический контроль над гипоталамусом и какая часть обонятельной коры реагирует на появление хищника. Кроме того, бесспорный хит этой недели —сообщение о супер-маленьком геноме, слепленном командой известного биолога Крейга Вентера.

Nature #531(7595) + онлайны: кора для запаха хищника, ген дефицита внимания, тонкая стимуляция гипоталамуса


Нейробиология. Чем это пахнет? Запах женщины, запах ребёнка, запах... хищника?! Паника! Тем более что есть чем паниковать: в обонятельной коре грызунов нашли нейроны, активирующиеся в ответ на запах хищника и запускающие реакции страха плюс выделение гормонов стресса. — A specific area of olfactory cortex involved in stress hormone responses to predator odours.

Молекулярка, рак. Для клеток меланомы характерно наличие длинной не кодирующей белок РНК под названием SAMMSON. Если SAMMSON в клетках меланомы дезактивировать, последние заметно теряют в жизнеспособности. Это знание когда-нибудь поможет эффективнее лечить меланому. — Melanoma addiction to the long non-coding RNA SAMMSON.

Клеточная биология. Когда плохо эндоплазматическому ретикулуму (ЭР), плохо всему организму, потому что стресс ЭР запускает реакции воспаления. Эти реакции обеспечиваются работой нескольких типов рецепторов, среди которых белки NOD1 и NOD2. О них в статье и идёт речь. — NOD1 and NOD2 signalling links ER stress with inflammation.

Генетика, нейробиология. Синдром дефицита внимания, а также аутизм и низкий интеллект связывают с разными генетическими аномалиями. Среди таких аномалий мутации в гене PTCHD1. Он в общем и целом нужен для нормального развития и связан далеко не только с работой нервной системы. К тому же, мутации PTCHD1 есть далеко не у всех гиперактивных детей. Тем не менее, исследования на мышиной модели синдрома гиперактивности показывают: грызуны с «плохой» версией PTCHD1 имеют ненормальное строение таламуса. — Thalamic reticular impairment underlies attention deficit in Ptchd1Y/— miceNeuroscience: Untangling autism.

Клеточная биология. Первичные реснички — неподвижные структуры клетки, хотя по строению весьма похожи на подвижные. У них есть ещё одно отличие от жгутиков и прочих органоидов для движения: первичные реснички не реагируют на изменение концентрации кальция. — Primary cilia are not calcium-responsive mechanosensorsCell biology: Calcium contradictions in cilia.

Нейробиология. Готовность рисковать зависит от количества рецепторов к дофамину второго типа в прилежащем ядре переднего мозга. Ну, по крайней мере, у крыс. — Nucleus accumbens D2R cells signal prior outcomes and control risky decision-makingNeuroscience: Making risk-takers settle.

Структурка. Перед началом транскрипции транскрипционный фактор IID связывается с ДНК и транскрипционным фактором IIA. Получается довольно сложная система из белков и нуклеиновых кислот, но и в ней можно разобраться, если использовать криоэлектронный микроскоп. — Structure of promoter-bound TFIID and model of human pre-initiation complex assembly.

Биохимия. Бета-аррестины регулируют активность G-белков (ферментов, изменяющих своё состояние за счёт энергии ГТФ) в палочках и колбочках, а также в клетках некоторых других типов. Выясняется, что аррестины действуют на G-белки в две стадии (и остаются некоторое время активными после этого взаимодействия). — β-Arrestin biosensors reveal a rapid, receptor-dependent activation/deactivation cycleThe conformational signature of β-arrestin2 predicts its trafficking and signalling functions.

Нейробиология. Это раньше можно было воткнуть проволочный электрод в гипоталамус и смотреть, как сытая кошка продолжает опустошать миску за миской, или как разъярённый бык внезапно становится тихим и смирным. Давно уже есть более тонкие методы воздействия на мозг. Можно активировать отдельные популяции нейронов и смотреть, что будет. Вот, например, можно усилить потребление глюкозы, «нажав» на кое-какие клетки в гипоталамусе. Развлекаемся! Изучаем нейронные основы поведения! — Bidirectional electromagnetic control of the hypothalamus regulates feeding and metabolism.

Science #351 (6280) + онлайны: путешествие вируса Зика в Бразилию, нейроны для новой и старой информации, хорошее и плохое окружение онкогенов


Рак. Учёные проследили за тем, что происходит с ядром клетки во время её миграции (как при образовании метастазов или как при перемещениях лейкоцитов). Оказалось, что при путешествиях клеток в пространстве ядра подвергаются нехилому физическому стрессу и могут, грубо говоря, начать разваливаться. Поэтому клетки метастазов должны иметь мощную систему репарации ДНК и ядерных структур. Это же верно и для клеток иммунной системы. — Nuclear envelope rupture and repair during cancer cell migrationESCRT III repairs nuclear envelope ruptures during cell migration to limit DNA damage and cell death.

Вирусология, эпидемиология. Сейчас в Бразилии зафиксировано уже больше 30 тысяч случаев заражения вирусом Зика. А ещё к этому моменту удалось установить, что зараза проникла на оба американских континента из одного источника в середине-конце 2013 года. Через год после этого лихорадка Зика начала массово поражать бразильцев — как раз во время чемпионата мира по футболу, когда поток авиатуристов в эту южноамериканскую страну усилился. Но не надо винить футбольных болельщиков в том, что они занесли вирус в страну: это случилось раньше мундиаля-2014. — Zika virus in the Americas: Early epidemiological and genetic findingsDon’t blame sports for Zika’s spread.

Синтетическая биология, генетика. Донжуан, яхтсмен и самообученный сборщик секвенаторов эксцентричный Крейг Вентер не перестаёт радовать и удивлять. Шесть лет назад он сконструировал минимальный геном микоплазмы из 1079 тысяч пар нуклеотидов. Но на этом Вентер не остановился и продолжил уменьшать этот геном, выкидывая из него всё потенциально лишнее. Теперь ДНК Mycoplasma mycoides содержит всего 531 тысячу пар нуклеотидов и состоит из 473 генов. Кстати, про 149 из этих генов не понятно, зачем они нужны, а значит, от них потенциально можно избавиться! Представляем себе, как Крейг Вентер радостно потирает руки. — Design and synthesis of a minimal bacterial genomeSynthetic microbe has fewest genes, but many mysteries, биомолекула: С геномом налегке: минимальный размер бактериального генома — это сколько?

Структурка. Все хотят знать, как устроена сплайсома человека! Ведь это поможет объяснить, как происходит альтернативный сплайсинг прематричной РНК (если говорить проще — как от одного и того же гена получаются разные белки). И вот теперь структура центральной части сплайсомы известна благодаря методу криоэлектронной микроскопии и немецким учёным с российскими корнями. — Molecular architecture of the human U4/U6.U5 tri-snRNPA Big Bang in spliceosome structural biology.

Экология. Известно, что если животное хорошо переносит большие сезонные перепады температуры, оно может жить выше в горах, чем его собратья, привыкшие жить весь год при относительно постоянной температуре. Но ведь столбик термометра ходит туда-сюда и в течение дня! И тут-то кроется парадокс: те, кто способен выдерживать большие суточные (а не сезонные) колебания температуры, как раз-таки в горы не поднимаются. — Seasonal and daily climate variation have opposite effects on species elevational range sizeThermal trouble in the tropics.

Нейробиология. Во время сна одни нейроны гиппокампа повторно проигрывают то, что запомнили за день, посылая довольно редкие и легко изменяемые по силе сигналы. В это время другие нейроны подают более высокочастотные сигналы, которые сложно изменить, и тем самым напоминают мозгу уже известную информацию. — Diversity in neural firing dynamics supports both rigid and learned hippocampal sequences.

Нейробиология, биология развития. Нейроны коры головного мозга во время эмбрионального развития ползут, втягивая и вытягивая отростки, от желудочков, которые близки к центру переднего мозга, до периферии, где оседают и образуют неокортекс, каким мы привыкли его видеть. Направление миграции и «профессии» будущих нейронов коры определяет активность определённых генов. Если пометить эти гены (или их продукты) флуоресцентными метками и посмотреть на развивающийся мозг во флуоресцентный микроскоп, можно будет увидеть, как по будущей коре растекаются волны их транскрипции. — Sequential transcriptional waves direct the differentiation of newborn neurons in the mouse neocortex.

Генетика, молекулярка. Факторы транскрипции — это белки, а значит, они тоже кодируются генами. Гены факторов транскрипции, как и все остальные гены, могут мутировать, но об их мутациях мы почти ничего не знаем. Как они изменяют работу факторов транскрипции? Могут ли снижать и повышать вероятность соединения ДНК с таким фактором? Если да, как это связано с наследственными заболеваниями или просто с индивидуальной изменчивостью? Об этом рассказывает большое исследование на людях. — Survey of variation in human transcription factors reveals prevalent DNA binding changes.

Генетика, рак. Думаете, для нормальной работы организма важна только правильная последовательность нуклеотидов в их генах? А вот и нет. ДНК большую часть времени штука трёхмерная, и большое значение имеет то, как регуляторные элементы расположены относительно тех или иных генов. Например, «хорошее окружение» может держать в узде потенциальный онкоген. Нетрудно догадаться, что у раковых клеток трёхмерная структура генома нарушена, отсюда и проблемы. По крайней мере, некоторые. — Activation of proto-oncogenes by disruption of chromosome neighborhoodsThe oncogene makes its escape.

Иммунология, вирусология. Организмы некоторых заражённых ВИЧ вырабатывают антитела, нейтрализующие вирус иммунодефицита. Конечно, было бы здорово научиться производить их искусственным путём. Собственно, это и пытаются сейчас сделать: провоцируют предшественники В-лимфоцитов определённым иммуногеном, чтобы те выделяли больше нужных антител. — HIV-1 broadly neutralizing antibody precursor B cells revealed by germline-targeting immunogen.

Иммунология, рак. Клетки раковых опухолей отличаются по набору белков (потенциальных антигенов) от нормальных, ведь эти клетки постоянно мутируют. Некоторые отличия присущи всем клеткам одной опухоли, а некоторые — только отдельным популяциям внутри этой опухоли. Так вот, чем больше отличий первого типа, тем выше вероятность, что иммунотерапия поможет конкретному человеку. — Clonal neoantigens elicit T cell immunoreactivity and sensitivity to immune checkpoint blockade.

Структурка. Каждый, кто учил биологию в профильном вузе, помнит, что есть такой фермент — АТФ-аза P-типа, протонный насос. Она гоняет H+туда-сюда через мембрану и поэтому играет важную роль при фотосинтезе (и не только). В учебниках по физиологии растений много схем работы этой молекулы, и студенты эти схемы редко любят. Тем не менее, есть люди, которые не просто пережили курс физраста, им ещё и понравилось изучать эту АТФ-азу. Они-то и смогли посмотреть, как в реальности работает изолированная из арабидопсиса молекула этого фермента. — Direct observation of proton pumping by a eukaryotic P-type ATPase.

Автор: Ястребова Светлана.  Оригинал на Биомолекуле



Комментарии

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы
принять участие в обсуждении