Неожиданный механизм действия CRISPR и другие новости недели

Старение

1. Авторы нового исследования, опубликованного в Nature Communications, показали, что фибриллярный актин (F-актин) накапливается с возрастом в мозге дрозофил. Снижение уровня F-актина в стареющих нейронах препятствовало возрастному угнетению когнитивных функций и продлевало период здоровой жизни у дрозофил. Оказалось, что накопление фибрилл актина препятствовало аутофагии, которая необходима для поддержания нормального функционирования нервной ткани. Подробнее — на PCR.NEWS. 

Синтетическая биология

2. Японские ученые в течение двух дней поддерживали существование хлоропластов в клетках млекопитающих. Результаты были представлены в журнале Proceedings of the Japan Academy, Series B. Авторы работы выделили фотосинтетически активные хлоропласты из клеток водоросли Cyanidioschyzon merolae и внедрили в клетки млекопитающих путем совместной культивации. Находясь во внутриклеточных везикулах, хлоропласты сохраняли свою нормальную тилакоидную структуру, а вблизи ядра окружались митохондриями. Более того, они сохраняли активную фотосинтетическую систему II в течение по меньшей мере двух дней после внедрения. Подробнее — на PCR.NEWS.

CRISPR

3. Система CRISPR/Cas III типа обеспечивает защиту клетки от вирусов за счет выработки молекул циклического олигоаденилата (cA_n), которые, в свою очередь, активируют эффекторные белки, содержащие домен CARF. Авторы новой работы, опубликованной в Cell, изучили функции и структуру эффекторного белка, в котором домен CARF слит с аденозиндезаминазным доменом Cad1. Авторы продемонстрировали, что при связывании cA₄ и cA₆ с CARF домен Cad1 превращает АТФ в инозинтрифосфат. Активация Cad1 тормозит рост клетки, что препятствует развитию фаговой инфекции.

Генетика

4. Исландские ученые совместно со специалистами из консорциума DBDS выявили новые гены с редкими вариантами, связанными с риском онкологических заболеваний. Результаты работы представлены в журнале Nature Genetics . Они нашли миссенс-мутации и мутации, связанные с утратой функции, в 22 сайтах. В исследование вошел 130 991 пациент с онкологическими заболеваниями и 733 486 здоровых контролей из Исландии, Норвегии и Великобритании. Были найдены четыре гена, ассоциированных с повышенным риском рака: проапоптотический ген BIK, связанный с раком предстательной железы; ATG12, вовлеченный в аутофагию, который ассоциирован с колоректальным раком; TG, связанный с раком щитовидной железы, и CMTR2, ассоциированный с раком легких и меланомой. Также были найдены гены, в которых существуют редкие варианты, ассоциированные с низким риском развития рака: AURKB для всех видов рака и PPP1R15A для рака молочной железы.

5. Авторы нового исследования, вышедшего в Science Signaling, обнаружили причину WHIM-синдрома — редкого наследственного заболевания, приводящего к иммунодефициту и связанному с увеличением количества миелоидных клеток в костном мозге. Как было показано на мышиной модели, в основе заболевания лежат мутации, приводящие к тому, что синтезируется укороченная форма рецептора CXCR4, теряющая способность к десенситизации. В результате образуется группа мультипотентных клеток-предшественников, которые превращаются в клетки миелоидного ряда вместо того, чтобы стать лимфоидными клетками. Нарушение передачи сигнала через CXCR4 приводит к тому, что эти клетки перемещаются в неправильную зону костного мозга и за счет усиленной активации сигнального пути mTOR становятся миелоидными клетками. Подробнее — на PCR.NEWS. 

Эпидемиология и микробиология

6. Ученые из Германии и США установили, что возбудитель сонной болезни Trypanosoma brucei может скрываться в тканях, где он защищен от иммунной системы. Результаты работы представлены в Nature. Обычно T. brucei уклоняется от действия иммунной системы за счет вариабельности поверхностных гликопротеинов, однако у него есть и другой защитный механизм. T. brucei присутствует не только в кровотоке, но и в тканях. Чтобы изучить репертуар поверхностных гликопротеинов таких «тканевых» T. brucei, авторы разработали метод VSG-seq, предназначенный для профилирования поверхностных гликопротеинов. Оказалось, что наибольшее разнообразие их репертуара наблюдается вовсе не в локализованных в крови T. brucei, а в тканевых: 75% вариантов поверхностных гликопротеинов встречаются именно там. Благодаря низкой эффективности работы иммунной системы против таких клеток инфекция получает возможность перейти в хроническую форму.

7. Авторы нового исследования, вышедшего в Science Advances, установили, что против внутриклеточного золотистого стафиллококка (Staphylococcus aureus), резистентного к ванкомицину, хорошо действуют конструкты, имитирующие естественные киллеры (NK-клетки). В основе конструктов лежат мезопористые наночастицы кремнезема, внутри которых находятся перфорины и гранзим B — основные эффекторные молекулы, обусловливающие цитотоксическое действие NK-клеток. При контакте с зараженной клеткой конструкт разрушается, выпуская свой груз. При лечении инфекции S. aureus у мышей такие конструкты намного эффективнее применяемых в клинике антибиотиков. Подробнее — на PCR.NEWS.

8. Исследователи из США выделили два новых изолята цианобактерий, UTEX 3221 и UTEX 3222, которые обитают в морской среде, обогащенной углекислым газом. Результаты работы представлены в Applied and Environmental Microbiology. Ученые секвенировали геномы обоих изолятов. Выяснилось, что UTEX 3222 чрезвычайно быстро делится, удваиваясь каждые 2,35 часа при росте в жидкой культуре, однако он также быстрее тонет по сравнению с другими быстрорастущими штаммами. Авторы работы предлагают рассмотреть потенциал UTEX 3222 как поглотителя углекислого газа и активно фотосинтезирующего микроорганизма.

9. Мультирезистентный золотистый стафиллококк (MRSA) противодействует β-лактамным антибиотикам благодаря гену mecA. Авторы нового исследования, опубликованного в Science, установили, что это не единственный механизм защиты. В присутствии антибиотиков MRSA использует альтернативный путь деления, при котором изменяется архитектура пептидогликанов клеточной стенки, формирующейся между дочерними клетками. Подробнее — на PCR.NEWS.

Нейродегенеративные заболевания

10. Ученые из Бельгии и Швейцарии продемонстрировали, что ингибиторы некроптоза, ассоциированного с болезнью Альцгеймера, предотвращают гибель нейронов. Результаты исследования представлены в Science Translational Medicine. Некроптоз нейронов, наряду с бета-амилоидными бляшками и скоплениями белка тау, является отличительным признаком болезни Альцгеймера. При некроптозе собирается некросома, но при болезни Альцгеймера это происходит не на плазматической мембране, а на вакуолях и тельцах, образующихся в результате грануловакуолярной дегенерации (GVD). Ингибирование белков некросомы останавливает GVD-некроптоз как у трансгенных мышей, так и в культуре первичных нейронов. Это препятствует гибели нейронов и улучшает когнитивные функции мышей. Подробнее — на PCR.NEWS. 

11. Исследователи из США изучали присутствие маркера болезни Паркинсона α-синуклеина внутри внеклеточных везикул плазмы крови. Результаты работы опубликованы в PNAS. Авторы разработали специальный метод для выделения белков из внеклеточных везикул и сравнили содержание белка в них и в плазме крови. Они показали, что небольшая фракция внеклеточных везикул, находящихся в кровотоке, содержит α-синуклеин. Также авторы разработали высокочувствительный метод для обнаружения фосфорилированного α-синуклеина. С его помощью было установлено, что общее содержание фосфорилированного α-синуклеина во внеклеточных везикулах выше, чем вне их. Анализ плазмы крови и внеклеточных везикул с помощью новых методов был применен для пациентов с болезнью Паркинсона и деменцией, при которой образуются тельца Леви.

Онкология

12. Авторы нового исследования, опубликованного в Nature Medicine, изучали микросреду метастазов, возникающих при раке молочной железы. Они создали мультимодальный пространственную и клеточную карту для 67 биоптатов метастазов, взятых у 60 пациенток с метастатическим раком молочной железы из 9 анатомических локализаций и демонстрирующих разные клиникопатологические свойства, и составили детальные клинические описания. Для создания карт были использованы такие методы, как секвенирование РНК единичных клеток и ядер, изучение пространственного распределения экспрессии генов, а также окрашивание гематоксилином и эозином серии срезов 15 образцов метастазов. Карты были дополнены данными о макрофагах, которые, как оказалось, представлены тремя различными пространственными фенотипами.

Регенерация

13. Китайские ученые показали, что регенерации сердечной ткани взрослой мыши способствует белок Adssl1, задействованный в биосинтезе пуринов. Результаты работы представлены в Cell Signaling . Белок Adssl1 необходим для регенерации сердечной ткани, поскольку он способствует активации клеточного цикла кардиомиоцитов и их пролиферации. Схожий эффект оказывает инозин — пуриновый нуклеозид, который применяется в клинической практике. Его количество возрастает при повышенной экспрессии Adssl1. Таким образом, синтез пуринов de novo тесно связан с восстановлением сердца после инфарктов и других повреждений. Подробнее — на PCR.NEWS.

Зоология

14. Авторы работы, вышедшей в Science, задались вопросом, какой механизм лежит в основе вариабельной яркой окраски оперения попугаев. Известно, что красный и желтый (и зеленый как смешение желтого с синим) цвета оперения у попугаев обеспечиваются пигментами группы пситтакофульвинов, однако молекулярные механизмы, стоящие за изменением оттенка окраски, ранее не были известны. Оказалось, что дело в концевой группе пситтакофульвинов — у красных перьев больше альдегидных групп, а у желтых и зеленых — карбоксильных. С помощью исследования экспрессии генов, доступности хроматина и полногеномного поиска ассоциаций был выявлен генетический вариант, локализованный рядом с геном ALDH3A2, продукт которого катализирует окисление жирных альдегидов до карбоновых кислот. Внедрение этого варианта в клетки дрожжей показало, что пситтакофульвины в них меняли цвет под действием этого фермента.