Гальванотаксис сальмонеллы и другие новости недели

Физиология животных

1. В первые сутки переваривания крупной добычи у питонов развивается резкая и обратимая гипертрофия сердца, оно увеличивается почти на 25%, а метаболизм ускоряется почти в 40 раз. Авторы статьи в PNAS разобрались в основах этого явления. Они выделили миофибриллы из сокращающихся мышц питона и показали, что их усиленные сокращения не нарушают структуру саркомеров и не сопровождаются повышением энергетических затрат. Хотя при переваривании пищи чувствительность миофибрилл к ионам кальция не изменяется, интенсивность кальциевых токов повышается. У сердечной мышце при этом уменьшается жесткость из-за ослабления титин-опосредованного натяжения. Через снижение активности сиртуинов, связанных с метаболическими генами гистонацетилаз, в ядрах клетках питона, переваривающего добычу, повышается доступность хроматина. А наибольший вклад в гипертрофию сердца вносят транскрипционные факторы Yin Yang1 и NRF1. Наконец, с помощью метаболомики и исследования продукции АТФ ученые показали, что питон в это время не только извлекает энергию из пищи, но и увеличивает продукцию энергии в собственном организме. (Подробнее на PCR.NEWS.)

2. Комар Aedes aegypti — переносчик инфекционных заболеваний, в том числе желтой лихорадки, лихорадки денге и Зика. Чтобы найти жертву, комар детектирует выдыхаемый углекислый газ, специфические запахи тела, а также использует визуальные стимулы. Как сообщается в Nature, этот список неполон. A. aegypti также чувствует инфракрасное (тепловое) излучение. Нейроны на концах антенн комара экспрессируют канал TRPA1, активируемый теплом. В тех же нейронах экспрессируются два опсина, что позволяет детектировать добычу с большей точностью. Вероятно, инфракрасное излучение нагревает кончики антенн, из-за чего в нейронах активируются термочувствительные рецепторы.

Токсикология

3. Ядовитые морские улитки конусы питаются рыбой, которую убивают с помощью специфических нейротоксинов. Как показало недавнее исследование, результаты которого были опубликованы в Nature Communications, моллюск Conus geographus умерщвляет свою добычу совершенно иначе. Его яд содержит инсулины, а также консоматин G1, который представляет собой селективный агонист рецептора соматостатина SSTR₂. N-конец консоматина G1 структурно очень близок к гликозилированному соматостатину. Связываясь с SSTR₂, яд C. geographus блокирует выброс глюкагона, и добыча погибает от гипогликемического шока. (Подробнее на PCR.NEWS.)

Молекулярная биология

4. Австралийские ученые установили, что модифицированный аденин 6mA (метилированный в положении N6) важен для устранения мутаций в митохондриальной ДНК (мтДНК). Результаты исследования представлены в Cell Metabolism. Метка консервативна у животных и растений. У нематоды Caenorhabditis elegans эту метку вносит ДНК-метилтрансфераза DAMT-1, а убирает деметилаза ALKB-1. Нарушения в правильном внесении метки 6mA приводит к вредоносным изменениям копийности мтДНК, сбоям в окислительном фосфорилировании и в итоге сокращает жизнь червей. Гипометилирование аденина по положению N6 способствует передаче в ряду поколений мтДНК, содержащей мутации. Таким образом, N6-метилирование по остаткам аденина необходимо для стабильности мтДНК.

Диагностика

5. Исландские и американские исследователи описали новые белковые сигнатуры болезни Альцгеймера, с помощью которых можно выявлять случаи с поздним началом до появления симптомов. Результаты опубликованы в Nature Aging. С помощью высокопроизводительной протеомики примерно на 5000 пациентах 70–80 лет, включенных в исландскую когорту ACES (Age, Gene/Environment Susceptibility – Reykjavik Study), были определены 303 белка, по которым можно предсказать болезнь в среднем за 12,6 лет до появления симптомов. Из этих белков 40% не были связаны с статусом по APO-ε4, а у 17 белков прослеживается связь со статусом по APO-ε4, причем эта же тенденция сохраняется и в спинномозговой жидкости. Четыре белка, TBCA, ARL2, S100A13 и IRF6, подавляются APO-ε4, однако при болезни Альцгеймера с поздним началом их уровень экспрессии повышается, что авторы связывают с ответом на болезнь.

6. Авторы статьи в Nature Communications представляют новый метод для определения гиперреактивности тромбоцитов, который может быть использован для выявления артериотромбоза. Метод под названием PRESS (от Platelet Reactivity ExpreSsion Score) сочетает данные РНК-секвенирования и данные по агрегации тромбоцитов, выдавая специфический индекс на основе этих параметров. PRESS успешно выявлял гиперреактивность тромбоцитов у пациентов с заболеваниями периферических артерий. Пациенты, имеющие оценку по шкале PRESS больше медианной, имеют более высокий риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Бактериальные инфекции

7. Бактериальный вагиноз часто развивается на фоне приема антибиотиков, поскольку вместо Lactobacillus crispatus в вагинальной микробиоте начинает доминировать Lactobacillus iners. Авторы исследования, опубликованного в Cell, показали, что олеиновая кислота и сходные с ней длинноцепочечные жирные кислоты препятствуют доминированию L. iners, а рост L. crispatus, напротив, усиливают. L. crispatus и близкие лактобактерии имеют гены, экспрессия которых индуцируется олеиновой кислотой, включая олеатгидратазу и предполагаемый насос жирных кислот. Для бактерий с такими генами олеиновая кислота не токсична, а полезна. Благодаря олеиновой кислоте доминирования L. crispatus можно добиться эффективнее, чем с помощью антибиотиков. (Подробнее на PCR.NEWS.)

8. Известно, что сальмонелла перемещается к кишечному эпителию через клетки, выстилающие фолликул-ассоциированный эпителий (ФАЭ). В исследовании, опубликованном в Nature, показано, что сальмонелла добирается до ФАЭ не за счет хемотаксиса — к этому способны и мутантные штаммы, лишенные способности к хемотаксису. Ученые установили, что ФАЭ поляризован и постоянно испускает внешние токи, обладая небольшим трансэпителиальным потенциалом. В то же время эпителий примыкающих к ФАЭ кишечных ворсинок деполяризован за счет входящих токов и большого трансэпителиального потенциала. Именно различия в электрических потенциалах привлекают сальмонеллу к ФАЭ, в то время как E. coli локализуется в ворсинках. Передвижение клеток за счет электрических потенциалов называют гальванотаксисом. Создание вокруг ФАЭ разницы потенциалов с помощью фармакологического ингибирования хлорного канала CFTR приводит к тому, что сальмонелла не может обосноваться в ФАЭ. Возможно, что гальванотаксис используют и другие кишечные патогены-бактерии.

Онкология

9. Японские ученые установили, что надкостница защищает кости от инвазии раковых клеток. Результаты исследования представлены в Nature. При инфекциях, повреждениях и злокачественных преобразованиях надкостница разрастается, однако механизм и физиологическое значение этой реакции оставались неизвестными. Авторы установили, что разрастание надкостницы у пациентов с чешуйчатой карциномой головы и шеи происходит в непосредственной близости от опухоли. На мышиной модели этой опухоли удалось показать, что отсутствие надкостницы способствует инвазии раковых клеток в кость. Во время преинвазивной стадии в клетках надкостницы существенно увеличивается экспрессия ингибитора протеаз TIMP1 в ответ на экспрессию HIF1α опухолевыми клетками. TIMP1 инактивирует протеазы, деградирующие матрикс, что способствует утолщению надкостницы.

10. Редкая форма рака почки, tRCC (translocation renal cell carcinoma), вдвое чаще встречается у женщин. При tRCC происходит слияние гена TFE3, кодирующего транскрипционный фактор и локализованного на хромосоме Xp11.2 (так обозначают Х-хромосому, имеющую транслокацию в участке 11.2 короткого плеча р), с другим геном, локализованным на X-хромосоме или аутосоме. Авторы исследования, опубликованного в Cell, провели гаплотип-специфичный анализ X-хромосом в клетках tRCC и показали, что слияния TFE3 с различными генами происходят в результате реципрокных транслокаций. Онкогенные слияния TFE3 могут происходить при транслокациях между аутомомами и обеими Х-хромосомами — как активной, так и инактивированной. Инактивированная Х-хромосома имеется только у женщин, что и объясняет повышенную частоту встречаемости у них tRCC. (Популярный комментарий от автора статьи.)

Мир РНК

11. Science Advances опубликовал статью группы авторов из США под руководством нобелевского лауреата Джека Шостака, в которой выдвинута оригинальная гипотеза: капли дождя могли создать протостенку вокруг протоклетки в мире РНК. Согласно распространенной модели, протоклетка представляла собой лишенную мембраны коацерватную микрокаплю, которая может расти, делиться и концентрировать РНК внутри себя. Однако из-за быстрого слияния таких протоклеток и быстрого обмена РНК они не могли быть самостоятельными сущностями с собственным генетическим материалом, способными эволюционировать по Дарвину. Авторы работы предположили, что дистиллированная вода (дождевая или просто капли пресной воды) могла создать сеть электростатических связей на поверхности коацерватов, которая препятствовала бы их слиянию и поддерживала компартментализацию РНК в протоклетках. (Подробнее на PCR.NEWS.)

Нейробиология

12. В редких случаях у людей от одного поколения к другому передается ядерный геном, в который интегрирована мтДНК (такие вставки обозначают как Numts). Авторы статьи, вышедшей в PLoS Biology,, исследовали Numpts в посмертных образцах мозга и крови. В мозговой ткани количество Numts было существенно выше, чем в клетках крови, что соответствует предположению о постмитотическом приобретении Numts нейронами. Было также показано, что Numts возникают спонтанно в течение жизни, более того, повышенное количество Numts в нейронах коррелировало с более короткой жизнью. Далее ученые исследовали, как Numts возникают в геномах культивируемых фибробластов человека; оказалось, что в их геномах Numts накапливаются постепенно, с частотой около одной вставки в 13 дней. Таргетное фармакологическое воздействие на митохондрии, влияющее на окислительное фосфорилирование и глюкокортикоидный сигналинг, оказывало минимальное влияние на Numts.

13. Как показали авторы статьи в AJHG, мутации в гене ZNRF3 (негативном регуляторе обратной связи в сигнальном пути Wnt/β-катенин) делают мозг слишком большим или слишком маленьким. Мутации ZNRF3 в клетках зародышевой линии ранее не были ассоциированы с патологиями развития нервной системы. Ученые отобрали 12 человек с различными вариантами ZNRF3 и поделили варианты на контрольные и вредоносные in vitro. Оказалось, что у восьми участников исследования, имеющих de novo миссенс-мутации, наблюдаются нарушения в развитии нервной системы, причем одни из них были ассоциированы с макроцефалией, а другие — с микроцефалией. У некоторых пациентов с патогенными вариантами наблюдались нарушения не только со стороны нервной системы, но и со стороны сердца, надпочечников и почек.

Репродуктивная медицина

14. Ученые из Аргентины исследовали, как влияют штаммы вируса папилломы человека (ВПЧ) с высоким и с низким риском онкозаболевания на репродуктивную систему у мужчин. Результаты работы представлены в Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. В исследовании приняли участие 205 пациентов урологической клиники. Сперму пациентов проверяли на ВПЧ, оценивали качество спермы, количество лейкоцитов в сперме, содержание активных форм кислорода (АФК), а также жизнеспособность сперматозоидов. ВПЧ был найден в 19% образцов, причем ни штаммы с низким риском, ни штаммы с высоким риском не сказались на рутинно определяемых показателях спермы. Тем не менее у пациентов, инфицированных ВПЧ, чаще наблюдался некроз сперматозоидов, был повышен уровень АФК, но при этом снижено количество лейкоцитов и провоспалительных цитокинов. (Подробнее на PCR.NEWS.)

Новости компаний

15. Китайская компания BGI объявила о создании собственной платформы для нанопорового секвенирования нуклеиновых кислот — CycloneSEQ. Она описана в препринте, опубликованном на biorXiv. Как заявляют авторы статьи, платформа объединила несколько технологических усовершенствований, включая улучшенные моторные и поровые белки, новую конструкцию чипа и инновационный алгоритм бейсколлинга, что обеспечивает более высокую точность и производительность секвенирования.