Происхождение прусака и другие новости недели

Эволюция

1. Парнокопытные млекопитающие имеют рога и другие костные придатки черепа, между которыми сложно проследить обычную морфологическую гомологию, поэтому вопрос об едином происхождении этих структур оставался открытым. Как показало новое исследование, опубликованное в Communications Biology, рога и схожие выросты парнокопытных имеют общее происхождение. Авторы сравнили транскриптомы клеток зачатков рогов у телят, оленят и других животных и обнаружили общие паттерны экспрессии генов. Более того, были выявлены дифференциально экспрессируемые гены, которые активны только в рогах, но не экспрессируются в костных придатках, расположенных не на черепе.

Биогеография

2. Международный коллектив ученых выявил происхождение таракана-прусака (Blattella germanica), которое оставалось неизвестным на протяжении 250 лет. Статья с результатами исследования опубликована в PNAS. Впервые прусак был описан примерно 250 лет назад в центральной Европе. Однако оказалось, что ближайшие его родственники обитают в Азии, и сам прусак, вероятно, также произошел оттуда. Чтобы решить эту загадку, авторы исследования секвенировали геномы 281 таракана из 17 стран и шести континентов. Выяснилось, что прусак отделился от вида Blattella asahinai в Азии примерно 2100 лет назад, где, вероятно, приспособился к обитанию в поселениях Индии и Мьянмы. Далее произошли две волны миграции прусака. Первая миграция привела его в Ближний Восток примерно 1200 лет назад, а примерно 390 лет назад прусак добрался до Европы, где прекрасно адаптировался и широко распространился.

Антропология

3. Исследование, опубликованное в Current Biology, помогло установить историю взаимоотношений жителей западного Тибетского плато с соседями. Западное Тибетское плато находится на пересечении путей миграции, ведущих из Тибетского плато, Южной Азии и Центральной Азии. Авторы нового исследования секвенировали 65 древних геномов, полученных из останков возрастом от 3500 до 300 лет до настоящего времени, которые были найдены в округе Нгари. Обитатели западного Тибетского плато генетически были очень похожи на жителей южного Тибетского плато и при этом поддерживали свою генетическую целостность. Они взаимодействовали и с другими популяциями плато и вне его. До 1800 лет назад жители западного Тибетского плато столкнулись с экспансией с юга. Кроме того, обитатели западного Тибетского плато взаимодействовали с людьми с Южной и Центральной Азии примерно 2000 лет назад.

Молекулярная диагностика

4. Авторы новой работы, вышедшей в Biophotonic Discovery, оценили, как меняются коллагеновые структуры при лечении меланомы у мышей. Они использовали метод Second-harmonic generation imaging для визуализации коллагеновых волокон. У мышей, получивших радиационную и иммунотерапию, организация коллагеновых структур возвращалась к нормальной: коллагеновые волокна становились толще, короче, умеренно повышалась их плотность.

5. Важной задачей в лечении прогрессирующей карциномы почки является предсказание ответа на терапию ингибиторами контрольных точек. Как показало новое исследование, опубликованное в Nature Medicine, для этого можно использовать транскриптомную сигнатуру HLA. Ученые исследовали транскриптомные данные более чем тысячи пациентов на уровне отдельных клеток и целой опухоли и охарактеризовали взаимодействие ассоциированных с опухолью провоспалительных макрофагов и CD8+ T-клеток. На это взаимодействие оказывает влияние репертуар HLA пациента, распознающих опухолевые антигены. Далее с помощью кросс-омиксного машинного обучения были выявлены варианты HLA, распознающие опухолевые антигены и показывающие, какие перспективы терапии ингибиторами контрольных точек наиболее вероятны.

Биоинформатика

6. Ученые из США и Германии разработали новый подход к изучению фолдинга белка, который основан на переводе структурных данных в звуковой формат. Метод описан в новой статье, опубликованной в PNAS. Наблюдение за многочисленными симуляциями фолдинга и денатурации небольших белков на уровне отдельных атомов сопровождается их «озвучиванием», поэтому процессы фолдинга и денатурации обретают разное «звучание». Благодаря этому можно уловить момент образования водородной связи в процессе фолдинга или, напротив, ее разрыва в ходе денатурации.

Микробиология

7. Ученые из Нидерландов и Великобритании проанализировали механизм действия антибиотика плектазина, который синтезируется некоторыми грибами. Результаты исследования представлены в Nature Microbiology. Мишенью плектазина оказался липид II, который входит в состав бактериальных мембран и служит предшественником для синтеза компонента клеточной стенки. Плектазин собирается в плотные супрамолекулярные структуры только на поверхности мембран, в которых присутствует липид II. Олигомеризация и связывание мишени плектазином — взаимозависимые процессы, причем их эффективность усиливается ионами кальция, которые вызывают аллостерические изменения в структуре плектазина, усиливающие активность антибиотика.

Терапия

8. Авторы новой работы, опубликованной в Cell Reports Medicine, сообщили об открытии эндогенного остеогенного пептида, который замедляет развитие остеопороза. Пептид получил название PEPITEM. Он обладает анаболической остеогенной активностью, его функция состоит в регуляции перестроек костной ткани. Действие PEPITEM на остеобласты опосредовано сигнальным путем NCAM-1, через который он стимулирует рост и созревание костной ткани. В то же время PEPITEM опосредованно подавляет остеокласты и препятствует резорбции костной ткани. Было показано, что у мышей терапия PEPITEM останавливает вызванное остеопорозом разрушение костей и устраняет повреждения костей, вызванные артритом. Кроме того, он стимулирует образование костной ткани остеобластами, полученными от пациентов, поэтому PEPITEM может быть использован в терапии заболеваний, сопровождающихся снижением массы костной ткани.

9. Новое исследование, опубликованное в Clinical Cancer Research, показало, что антитело к EGFR, конъюгированное с ингибитором циклинзависимых киназ, может быть использовано в терапии рака молочной железы. Терапия одним только антителом к EGFR часто оказывается неэффективной из-за включения компенсаторых механизмов. Авторы нового исследования конъюгировали цетуксимаб (моноклональное антитело к EGFR) с ингибитором циклинзависимых киназ SNS-032. Ученые проверили, что конъюгат проник в клетки, и охарактеризовали его противоопухолевые свойства in vitro, на ксенографтах, а также на сфероидах. Конъюгат действительно останавливал клеточный цикл, проявлял цитотоксические свойства в отношении экспрессирующих EGFR опухолевых клеток, а также соседних опухолевых клеток с низким уровнем экспрессии EGFR. При этом конъюгат практически не воздействовал на иммунные клетки.

Генетика

10. Известно, что мутации в генах, кодирующих FLVCR1 и FLVCR2, приводят к различным патологиям, в частности, синдрому Фаулера, однако функции этих белков оставались неясны. Как показало новое исследование, опубликованное в Nature, FLVCR1 и FLVCR2 обеспечивают транспорт холина и этаноламина через клеточную мембрану по механизму, зависимому от концентрации субстрата. Авторы исследования изучили структуру FLVCR1 и FLVCR2, детально разобрались в структурной химии их взаимодействия с субстратом и выяснили, что в карманах связывания с субстратами у обоих белков есть консервативные остатки тирозина и триптофана. Кроме того, они показали связь определенных мутаций в этих белках с рядом наследственных заболеваний.

Иммунология

11. Авторы новой работы, опубликованной в Immunity, детально исследовали воспалительный процесс в эпителии при псориазе. Используя транскриптомику единичных клеток, пространственную транскриптомику и иммунофлуоресценцию, они показали, что перестройка эпителиальных клеток, происходящая при псориазе, запускается HIF1α и сигнальным путем IL-17. Подавление HIF1α в пораженных псориазом участках эпителия, как показали исследования ex vivo, приводит к нарушениям в гликолизе, как при терапии, направленной на подавление IL-17. Как было показано на мышиной модели воспаления кожи, в отсутствие HIF1α или его мишени, глюкозного транспортера 1, характерные для псориаза повреждения не появляются. Ученые показали, что гликолиз и связанная с ним продукция лактата лежат в основе повреждений эпителия, и фармакологическое ингибирование лактат-продуцирующих ферментов или переносчиков лактата in vivo останавливало развитие повреждений на коже.

Вирусология

12. Вирус Эпштейна – Барр влияет на многие процессы в инфицированной B-клетке, такие как пролиферация и трансформация. Кроме того, как показало исследование, опубликованное в Science, вирусный белок EBNA2 запускает биосинтез НАД de novo, активируя экспрессию фермента IDO1 в инфицированных B-клетках. Запущенная вирусом дополнительная выработка НАД усиливает работу комплекса I в дыхательной цепи, чтобы повышенная продукция АТФ удовлетворяла энергетические нужды вирусного цикла. Повышение активности IDO1 в плазме крови у инфицированных пациентов коррелировало с вероятностью развития лимфомы.

Нейробиология

13. Как показало новое исследование, опубликованное в Nature Communications, за непроизвольно возникающие мысли у человека отвечает гиппокамп. Набирает популярность гипотеза о связи возникновения непроизвольных мыслей с проигрыванием памяти, в основе которой лежат высокочастотные осцилляции нейронной активности, происходящие из гиппокампа. Авторы исследования записывали активность гиппокампа 10 пациентов с эпилепсией в течение 15 дней и показали, что осцилляции становились наиболее выраженными, когда у пациентов возникали яркие, но при этом непроизвольные мысли, на которые мало влияли сигналы извне.

Транскриптомика

14. В геноме человека содержится множество эндогенных ретровирусов, многие из которых транскрибируются и влияют на клеточные процессы. Авторы нового исследования, вышедшего в Nature Communications, анализировали экспрессию эндогенных ретровирусов в посмертных образцах нервной ткани. У европейцев ученые выявили 1238 эндогенных ретровирусов, которые находятся под контролем цис-регуляторных элементов (то есть локализованных на той же хромосоме), причем экспрессия 26 из них коррелировала с наличием каких-либо психических заболеваний, а наибольшую связь с психическими расстройствами показали пять из них. Один сигнал от эндогенных ретровирусов является характерной сигнатурой шизофрении, другой — общий для шизофрении и биполярного расстройства, еще один был характерен для большого депрессивного расстройства.