Секвенаторы Illumina можно взломать

Исследователи из Университета Осаки разработали технологию, упрощающую разделение нитей ДНК для нанопорового секвенирования. Их изобретение представляет собой платиновую наноспираль, окружающую нанопору в мембране из нитрида кремния (SiN_Х). Когда двунитевая ДНК достигает нанопоры, на нагреватель подается напряжение, и слабый нагрев бережно расплавляет ДНК. Эта концепция может быть полезной для секвенирования в твердотельных порах.

«Ключевое преимущество нового метода заключается в том, что нам не нужно нагревать весь образец, а только очень небольшую его часть, — объясняет первый автор Макусу Цуцуи. — Это означает, что для процесса требуется всего несколько милливатт мощности, повреждение ДНК сводится к минимуму, и мы можем считывать информацию с ДНК более точно».

Исследователи протестировали свой метод на ДНК фага лямбда длиной почти 50 т.п.н. и на более короткой кольцевой плазмиде pBR322. Новый подход позволял не только разделять цепочки ДНК, но и контролировать этот процесс, а также оценивать воздействие на движение ДНК электрических сил, сопротивления вязкой среды и температуры.

«Наше устройство должно быть простым в изготовлении, и мы надеемся, что оно станет базовой технологией для быстрого и точного секвенирования следующего поколения», — говорит руководитель работы Томодзи Каваи и добавляет, что оно хорошо подходит для использования в портативных диагностических приборах.

Считается, что у эволюции нет кнопки обратной перемотки — она рассматривается как однонаправленный путь адаптаций. Однако авторы статьи в Nature Communications описали возможный случай «обратной эволюции» у дикорастущих томатов на островах Галапагосского архипелага.

Ученые проанализировали стереохимические особенности стероидных алкалоидов — они играют у растений важную защитную роль — в семействе пасленовых (Solanaceae), к которым относится томат. Этим алкалоидам свойственна стереоизомерия по 25-му атому углерода, и варианты гидроксилаз GAME8 (glycoalkaloid metabolism 8), отвечающие за их синтез, продуцируют S- или R-изомеры. Филогенетический анализ пасленовых выявил две клады, представители одной из которых преимущественно синтезируют 25S изомеры (к этой кладе относится томат), а другой — более эволюционно древние 25R. Один из алкалоидов этой группы — α-томатин — служит для защиты от грибковых инфекций и насекомых-вредителей. Анализ различных популяций томатов показал, что растения на древних территориях вырабатывают преимущественно 25S-изомер α-томатина. Однако у дикорастущих томатов с Галапагосских островов обнаружились мутации в GAME8, которые привели к переходу от синтеза 25S-изомера этого защитного алкалоида обратно к предковым 25R. Ученые предполагают, что древний вариант оказался более надежным средством защиты на вулканических островах, сравнительно недавно заселенных томатами, и это привело к «откату» эволюции фермента.

Группа под руководством геобиологов из Бельгии описала новый вид кабельных бактерий — многоклеточных прокариотических организмов, способных проводить электричество на сантиметровые расстояния.

Клетки кабельных бактерий имеют палочковидную форму и соединяются между собой в нити, покрытые общей внешней мембраной. Они могут переносить электрический заряд между слоями осадочных пород — это основа их метаболизма. Электроны переносятся из более глубоких слоев осадка, где бактериальные клетки осуществляют окисление сульфида, на поверхность, где другие клетки используют кислород или нитрат в качестве конечного акцептора электронов.

В настоящее время кабельные бактерии включают два признанных рода, Candidatus Electrothrix и Candidatus Electronema. Теперь же исследователи выделили из приливно-отливной эстуарной зоны в заливе Якина (Орегон, США) новый вид. Он морфологически отличается от описанных ранее кабельных бактерий, а его метаболические пути и гены — смесь таковых Ca. Electrothrix и Ca. Electronema. Отличительной чертой вида оказались широкие поверхностные гребни, которые тянутся по всей длине каждого бактериального филамента и содержат проводящие волокна. Эти волокна включают никель-содержащий кофактор NiBiD, описанный исследователями впервые. Филогенетически новый вид кабельных бактерий оказался ближе к первому из родов, и авторы предлагают назвать его Ca. Electrothrix yaqonensis sp. nov., в честь племени якина — коренных американцев, чьи исконные земли охватывают залив Якина.

Нейрогормон бомбезин, контролирующий аппетит у человека и других млекопитающих, оказался эволюционно древним — его обнаружили у морских звезд и их родственников.

Бомбезин представляет собой пептид из 14 аминокислот, который подавляет пищевое поведение. Авторы статьи в PNAS решили установить эволюционную историю этого пептида, проанализировали геномы беспозвоночных животных и идентифицировали похожие гены у иглокожих. Для дальнейшего изучения они выбрали морских звезд Asterias rubens. Определив молекулярную структуру их аналога бомбезина и синтезировав его, ученые проверили, как он влияет на пищевое поведение морских звезд.

Выяснилось, что бомбезиноподобный пептид морских звезд стимулировал втягивание желудка — для питания морская звезда выворачивает его через рот, чтобы обхватить добычу. Морские звезды, которым вводили этот нейропептид, тратили больше времени на захват мидии, предложенной им в качестве добычи.

Исходя из консервативной роли бомбезина в регуляции аппетита, ученые заключают: это достаточно древний нейропептид, который мог возникнуть еще до эволюционного расхождения хордовых и иглокожих, то есть более полумиллиарда лет назад.

Очковый листонос Carollia perspicillata, обитающий в Центральной и Южной Америке, — один из самых популярных видов летучих мышей, содержащихся в зоопарках. Ученые из ДГТУ (Ростов-на Дону) и других научных центров сравнили кишечную микробиоту диких и живущих в неволе C. perspicillata из Панамы и России (Московский зоопарк). Бактериальные таксоны идентифицировали с помощью высокопроизводительного секвенирования 16S рРНК.

Бактерии, связанные со здоровьем животных (Mannheimia, представители семейства Pasteurellaceae, Staphylococcus и Mycoplasma), преобладали у диких летучих мышей, в то время как бактерии человеческого кишечного микробиома, важные для общественного здравоохранения (Bacteroides, Clostridium, Acinetobacter), — у летучих мышей в зоопарке. Различались также функциональные пути метаболизма кишечной микробиоты, что, вероятно, связано с отличиями в рационах животных (в зоопарке они получают больше полисахаридов, в природе — больше белков). На состав микробиоты также может влиять отсутствие периодов анабиоза у листоносов при содержании в неволе, отмечают авторы.

Эти данные показывают, что результаты изучения микробиома летучих мышей в неволе необходимо интерпретировать с осторожностью.

Исследования ученых ДГТУ проводятся в рамках проекта РНФ № 23-14-00316.