Происхождение партеногенетических ящериц и другие новости недели

Зоология беспозвоночных

1. Губки — древнейшие истинно многоклеточные животные. Питаются губки за счет фильтрации воды, протекающей через многочисленные канальца и полости в их теле, однако до сих пор было неизвестно, как губки борются с проблемой закупоривания канальцев. Принято считать, что незахваченные пищевые частицы вымываются током выходящей воды через специальные отверстия. Авторы статьи в Current Biology на примере губки Aplysina archeri, обитающей в Карибском море, показали, что механизм самоочищения губок может быть совершенно иным. Эта губка «чихает»: она активно проталкивает слизь, захватывающую сор, против входящего тока воды, и за счет периодических сокращений выбрасывает ее наружу.

Биология развития

2. Белок-супрессор опухолей Banp на молекулярном уровне регулирует транскрипцию метаболических генов, содержащих специальный Banp-мотив. Японские ученые на примере рыбок Danio rerio определили физиологические функции белка Banp во время эмбрионального развития. Результаты опубликованы в журнале eLife. Как оказалось, этот белок необходим для развития клеточного ответа на повреждения ДНК, а также для разделения хромосом в ходе митоза. К таким выводам ученые пришли на основе анализа зародышей данио, мутантных по гену banp, исследуя пролиферацию клеток сетчатки и нейрогенез. Кроме того, они дополнили список генов, содержащих Banp-мотив, и включили в него, в частности, ген wrnip1, задействованный в репликации ДНК, а также гены cenpt и ncapg, регулирующие сегрегацию хромосом.

Транскриптомика

3. Многие микроРНК участвуют в заживлении ран, поэтому они могут служить мишенями для лечения незаживающих повреждений. Авторы нового исследования, опубликованного в eLife, собрали образцы тканей из ран на разных стадиях заживления и хронических незаживающих ран, после чего провели РНК-секвенирование и сравнительный омиксный анализ. Различия в профилях экспрессии малых и длинных некодирующих РНК собрали в отдельный каталог, доступный онлайн. Ученым удалось выявить 17 микроРНК, экспрессия которых нарушена в хронических незаживающих язвах.

4. Исследователи из Великобритании, Швеции и США изучили, как на уровне пространственной транскриптомики отличаются доброкачественные и злокачественные клетки, относящиеся к одной ткани. Результаты работы опубликованы в Nature. По профилям мРНК авторы делали выводы о вариациях числа копий (CNV) в более чем 120000 участках генома. На примере предстательной железы было показано, что вариации числа копий на уровне всего генома отличаются у злокачественных и соседних доброкачественных клеток. Ученые заключили, что появление признаков геномной нестабильности в гистологически здоровой ткани могут соответствовать ранним изменениям, подготавливающим почву для развития рака.

5. Международный коллектив ученых на страницах Nature Genetics сообщил о создании атласа экспрессии генов крупного рогатого скота — Cattle Genotype–Tissue Expression atlas (CattleGTEx). Это часть проекта по получению транскриптомных атласов домашних животных, известного как Farm animal GTEx (FarmGTEx). В составе CattleGTEx ученые представили транскриптомные ландшафты более чем для ста тканей/типов клеток. Для 23 тканей обнаружены сотни тысяч генетических ассоциаций, влияющих на экспрессию гена и альтернативный сплайсинг.

6. Исследователи из Германии, Нидерландов и США создали пространственную мультиомную карту инфаркта миокарда. Интегративная карта высокого разрешения отображает перестройку сердечной ткани при инфаркте. Статья об этом была опубликована в Nature. Для образцов, взятых от пациентов, получили паттерны экспрессии генов в одиночных клетках, исследовали доступность хроматина и провели пространственное транскриптомное профилирование. Авторы работы отобразили изменения на уровне транскриптома и эпигенома, происходящие в сердечной мышце при инфаркте, выявили признаки повреждения, восстановления и перестройки.

Молекулярная медицина

7. Мобильные генетические элементы, в том числе ретротранспозоны LINE, в норме находятся в составе гетерохроматина и неактивны, однако по мере старения происходит их дерепрессия. Авторы статьи в Science Translational Medicine показали, что экспрессия LINE-1 связана с развитием синдромов преждевременного старения. В ранних прогероидных клетках в ядре детектируются РНК, соответствующие ретротранспозонам LINE-1. Экспрессия РНК ретротранспозонов подавляет активность гистон-лизин-N-метилтрансферазы SUV39H1. В результате происходит утрата гетерохроматина, из-за чего клетка начинает стареть. Ингибирование РНК LINE-1 позволяет предотвратить старение как на культуре клеток человека, так и мышиной модели прогерии Хатчинсона–Гидфорда. Авторы полагают, что РНК LINE-1 может стать мишенью для терапии синдромов преждевременного старения.

8. Синдром Ретта — тяжелое психоневрологическое заболевание, обусловленное мутацией в гене, кодирующем метил-CpG-связывающий белок MECP2. Помимо симптомов, ассоциированных с нервной и опорно-двигательной системами, пациенты с синдромом Ретта нередко страдают от респираторных проявлений болезни. Авторы исследования, опубликованного в PNAS, разработали платформу для снижения уровня экспрессии мутантного белка MECP2 за счет редактирования РНК Mecp2. Мышам, у которых смоделирован синдром Ретта, вводили в ствол мозга частицы аденоассоциированного вируса, содержащие каталитический домен ADAR2 (эдитаза РНК) и гидовую РНК, направляющую РНК-редактирующий белок на мутантный транскрипт Mecp2. У больных мышей существенно выросла продолжительность жизни, исчезли респираторные симптомы.

Диагностика

9. Исход травматического повреждения мозга можно предсказать по уровню глиального фибриллярного кислого белка (GFAP) и убиквитин-С-концевой гидролазы L1 (UCH-L1) в крови в день травмы. В исследование были включены 2552 пациента. Оценив данные о реабилитации пациентов после черепно-мозговой травмы, исследователи определили количества GFAP и UCH-L1 в крови, соответствующие полному выздоровлению, инвалидности или смерти. (Подробнее на PCR.NEWS.)

10. Некоторые наследственные заболевания нервной системы, такие как миотоническая дистрофия, связаны с экспансией коротких тандемных повторов, однако ее сложно было выявить до появления современных методов полногеномного секвенирования. Авторы работы, опубликованной в European Journal of Human Genetics, исследовали семью, в которой было несколько случаев расстройств аутистического спектра. У некоторых из детей в семье была выявлена экспансия коротких тандемных повторов, характерная для миотонической дистрофии 2 типа. Оказалось, что у их матери есть та же самая экспансия, а более детальное обследование позволило выявить у женщины умеренные клинические признаки миотонической дистрофии. (Подробнее на PCR.NEWS.)

11. Ученые из Стэндфордского университета  разработали подход на основе нанопорового секвенирования для описания эпигенетических сигнатур в отдельных молекулах внеклеточной ДНК. А исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме и Института изучения и профилактики рака в Италии представили метод выявления в ней характерных для раковых клеток паттернов метилирования. По распределению метильных меток во внеклеточной ДНК можно будет не только установить ее принадлежность злокачественным клеткам, но и выяснить, в какой ткани находится опухоль. Таким образом, внеклеточная ДНК может стать мощным источником информации для ранней диагностики рака.

Эволюционная биология

12. Межвидовая гибридизация описана у многих групп животных. У ящериц гибридизация может приводить к появлению полиплоидных видов, размножающихся партеногенезом. Авторы работы, опубликованной в Science, изучали это явление на примере хлыстохвостых ящериц — необычной группы рептилий, которая включает 15 партеногенетических видов. По этому показателю хлыстохвостые ящерицы лидируют среди позвоночных. Ученые показали, что вероятность образования при межвидовом скрещивании нового вида, в том числе партеногенетического, тем выше, чем раньше разошлись родительские виды. Скрещивание видов, которые разошлись недавно, скорее приведет к интрогрессии — примеси генов одного вида в генофонде другого.

Нейробиология

13. Авторы статьи в Current Biology изучили регуляцию поведения дрозофил, испытывающих жажду. Они секвенировали РНК одиночных клеток мозга мух, страдающих от жажды, и описали молекулярные и клеточные адаптации к жажде в клетках мозга. У таких мух в астроцитах изменяется уровень экспрессии фосфосеринфосфатазы, кодируемой геном astray. Фосфосеринфосфатаза Astray синтезирует глиотрансмиттер D-серин, который высвобождается из астроцитов в составе везикул — это необходимо, чтобы муха начала пить. Астроцитарный D-серин воздействует на глутаматные рецепторы, подобные NMDA, на нейронах. Интересно, что астроциты могут формировать отростки, которые тянутся к месту передачи возбуждающего глутаматного сигнала и формируют так называемый трехчастный синапс с двумя нейронами. Более того, доля астроцитов, встраивающихся в контакт двух нейронов и активирующих самих себя через глутаматные рецепторы, увеличивается по мере усиления жажды. По-видимому, высвобождение D-серина из астроцитов активирует нейроны через глутаматные рецепторы, тем самым запуская питьевое поведение.

Биотехнологии

14. Известно не так уж много микроорганизмов, толерантных к высокому уровню селенита (SeO₂⁻³) и способных эффективно восстанавливать селенит до нетоксичного селена. Авторы исследования, опубликованного в iScience, описали штамм протиста Proteus penneri, выделенный из латеритной красной почвы. Новый штамм, получивший название LAB-1, выдерживает концентрации селенита до 500 мМ. Протисты, помещенные в раствор с 2 мМ селенита на 18 часов, восстанавливают селенит и собирают внутри себя селеновые наночастицы. Ученые предполагают, что выявленный штамм может быть полезен для получения селеновых наночастиц и устранения селенитных загрязнений.