Тревожность у крыс снизили с помощью системы CRISPR

Характеризация кодирующей части генома человека остается одной из главных задач биологии. Количество канонических белоккодирующих генов считалось приблизительно известным до недавнего времени, но за последнее время накопилось множество данных о трансляции неканонических открытых рамок считывания (ncORF). Для их изучения был создан международный консорциум TransCODE, который на прошлой неделе представил алгоритм аннотации «темного протеома» — полипептидов, кодируемых ncORF. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. 

Для молекул, кодируемых ncORF, ученые ввели термин «пептидеин» (peptidein) — полипептид, синтез которого с открытой рамки считывания подтвержден экспериментально, но данных для того, чтобы классифицировать эту ORF как белоккодирующий ген, недостаточно. Проанализировав около 95,5 тысяч протеомных экспериментов, авторы работы выявили 7 264 ncORF и показали, что около четверти из них кодируют микробелки и пептидеины. Они разработали систему аннотации для этих полипептидов, кодируемых ncORF, и показали, как характеризация пептидеина с помощью функциональной геномики и оценки консервативности позволяет уточнить его классификацию.

В качестве наглядной демонстрации ученые охарактеризовали пептидеин, транслируемый с длинной некодирующей РНК OLMALINC. С помощью CRISPR-скрининга и секвенирования РНК единичных клеток они показали, что этот пептидеин жизненно важен и консервативен — его нокаут в 485 клеточных линиях приводил к их нежизнеспособности в 85% случаев. 

Авторы рассчитывают, что предложенный ими подход позволит систематично охарактеризовать ncORF и кодируемые ими полипептиды, что важно в том числе для медицинской науки. Транслируемые с ncORF молекулы вносят вклад в развитие наследственных заболеваний, онкогенез и формирование раковых антигенов, следовательно, их подробное изучение расширит понимание патогенеза и представление о методах терапии.  

Известно, что самкам комаров Aedes aegypti необходимо питаться кровью, чтобы размножаться. После того, как самка насытится кровью, она прекращает искать жертву на несколько дней — до тех пор, пока не отложит яйца. Биологи из США описали механизм, который управляет этой поведенческой реакцией.

В регуляции питания у многих животных участвует нейропептид Y. Уже было показано, что белок из семейства рецепторов к нейропептиду Y — NPYLR7, — у A. aegypti контролирует поведенческую реакцию поиска жертвы. Ученые обнаружили группу клеток, экспрессирующих npylr7, в задней кишке этого вида комаров. Эти клетки не относились к нервной ткани, но, подобно нейронам, экспрессировали системы синтеза нейромедиаторов и высвобождали везикулы. Также они отвечали всплеском кальциевой активности на лиганд npylr7 RY-амид и некоторые аминокислоты.

У самок комаров с мутацией npylr7 нарушалось снабжение ооцитов белком. Питание кровью и ее переваривание происходило нормально, за исключением того, что после насыщения комары не переставали искать жертву. Электронная микроскопия показала, что при кровососании выявленная популяция клеток начинает выделять сигнальные везикулы. Мутация npylr7 нарушала эту реакцию. Ученые предполагают, что после питания кровью нейроны, иннервирующие заднюю кишку, выделяют RY-амид. Этот нейропептид распознается рецептором npylr7, который запускает сигнальную ось, регулирующую снабжение ооцитов и одновременно модулирует поиск хозяина. 

Понимание механизма дает возможность повлиять на поведение комаров и может пригодиться для защиты от распространения опасных инфекций, передаваемых с укусом A. aegypti. «Если вы хотите нарушить работу этих рецепторов, можно кормить комаров чем-то, что воздействует на них, — комментирует профессор Лора Дувалл, руководитель работы. — Это гораздо более доступная мишень, чем рецептор в головном мозге». 

Рибофагия — селективная аутофагия рибосом — важна для поддержания клеточного гомеостаза при стрессе. Недавние исследования указывают на то, что она участвует в модуляции иммунного ответа на сепсис, и теперь ученые из Китая проанализировали роль этого процесса подробнее. Они установили, как именно рибофагия поддерживает нормальную активность дендритных клеток на ранних стадиях сепсиса.

Ученые проанализировали специфическую роль белка NUFIP1, ассоциированного с синдромом ломкой X-хромосомы 1 — известно, что он служит рецептором рибофагии. Результаты исследования показали, что NUFIP1-опосредованная рибофагия значительно активируется в ответ на сепсис и способствует функциональной активации дендритных клеток — ключевых участников антигенпрезентации при инфекциях.

Делеция Nufip1 у модельных мышей снижала экспрессию поверхностных молекул на дендритных клетках, подавляла пролиферацию Т-клеток и усиливала иммуносупрессию — одно из характерных проявлений сепсиса, осложняющих его течение и ставящих под угрозу жизнь пациента. Это приводило к тяжелой полиорганной недостаточности и увеличивало смертность мышей.

Функциональный NUFIP1 смягчает избыточный стресс эндоплазматического ретикулума (ER-стресс). Салюбринал специфично ингибировал фосфатазу eIF2α, участвующую в ER-стрессе, тем самым ослаблял его и частично восстанавливал функции дендритных клеток у мышей с нокаутом Nufip1 при сепсисе. Авторы заключают, что благодаря своей роли в регуляции иммунного ответа на сепсис этот белок может стать ценной терапевтической мишенью.

Некоторые люди переживают, когда прерывают занятия в спортзале на несколько недель, поскольку считают эффект тренировок недолговечным и опасаются, что возвращаться к тренировкам будет тяжело. Однако финские ученые выяснили, что их опасения по большей части напрасны — память о силовых тренировках сохраняется в мышцах до двух месяцев.

Для исследования авторы пригласили 30 здоровых добровольцев. В течение 10 недель они занимались силовыми тренировками, за которыми следовал 10-недельный перерыв. После этого участники возвращались к тренировкам еще на 10 недель. За это время у них несколько раз брали мышечные биопсии.

Протеомный анализ мышечной ткани выявил два основных паттерна изменений, связанных с тренировками. Первая группа — к ней относились белки аэробного метаболизма — начинала экспрессироваться активнее в результате регулярной силовой нагрузки, возвращалась к исходному состоянию во время перерыва и повторно усиливала экспрессию по возвращении к тренировкам. Экспрессия второй группы белков возросла в первые 10 недель тренировок и оставалась повышенной на протяжении всего эксперимента. В эту группу вошли белки, обеспечивающие сокращение мышц, компоненты цитоскелета и кальций-связывающие белки. Ученые подытоживают: хотя потерю мышечной массы из-за перерыва в тренировках исключить нельзя, вернуться к регулярным упражнениям должно быть легче, чем приступать к ним впервые.

Люди различают цвета, потому что колбочки в наших глазах улавливают световые волны, соответствующие красному, зеленому и синему цветам, в то время как яркость освещения улавливают палочки. Однако у рыб и некоторых других животных цвета и яркость освещения воспринимают не только глаза, но и напрямую мозг, а точнее, шишковидное тело (эпифиз). Исследователи из Японии показали, что эпифиз костных рыб распознает цвета, используя механизм, отличный от глаз. За это отвечает фоторецептор, содержащий белок парапинопсин 1 (PP1).

Чтобы фоторецептор воспринял цвета, белок PP1 меняет состояние при воздействии света с той или иной длиной волны, для чего его нужно быстро инактивировать при необходимости. За это отвечают белки аррестины. У рыбки данио семь типов таких белков, но в инактивации PP1 эпифиза ключевую роль играют только Sagb и Arr3a. Arr3a быстро инактивирует PP1 при слабом освещении, в то время как Sagb производит более медленную инактивацию большого количества фотопродуктов PP1, которые образуются при высокой интенсивности освещения. Более медленная инактивация PP1 аррестином Sagb важна для того, чтобы PP1-содержащие клетки могли успеть воспринять «цветовую информацию».